JP6883563B2 - バッテリモジュール及びバッテリユニット - Google Patents
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Description
本発明は、電動車両などに搭載されるバッテリモジュール及びバッテリユニットに関する。
従来より電動車両などにはバッテリモジュールが搭載されている。例えば、特許文献１には、複数のセルを積層することで構成されるセル積層体と、各セルの電圧を検出するセンサ装置と、を備えるバッテリモジュールが開示されている。
近年、この種のバッテリモジュールでは、バッテリの高容量化が進み、温度変化や経年劣化によるセルの膨張に起因する寸法拡大が無視できなくなっている。そのため、セル積層体の上面にセンサ装置を２点以上で強固に固定することが困難であり、車両走行時の振動でセンサ装置ががたつく虞があった。
そこで、複数のセルの積層方向においてセル積層体の両端部に設けられるエンドプレートのいずれか一方にセンサ装置を強固に固定することが考えられるが、その固定構造によっては、エンドプレートやバッテリモジュールの寸法が増大したり、重量が増加する虞がある。
本発明は、寸法の増大や重量の増加を回避しつつ、センサ装置をエンドプレートに固定できるバッテリモジュール及びバッテリユニットを提供する。
本発明は、
複数のセルを積層することで構成されるセル積層体と、
前記複数のセルの積層方向において前記セル積層体の両端部に設けられる第１エンドプレート及び第２エンドプレートと、
前記積層方向に直交する上下方向を向く前記セル積層体の上面に搭載され、前記セル積層体の各セルの電圧を検出するセンサ装置と、を備えるバッテリモジュールであって、
前記センサ装置は、
センサ装置本体と、
該センサ装置本体から前記第１エンドプレートに延び、前記上下方向に沿って締結する締結部材によって前記第１エンドプレートに固定されるセンサ固定部と、を有し、
前記上下方向において、
前記締結部材の上面は、前記センサ装置本体の上面以下であって、
前記セル積層体の前記上面は、前記センサ固定部の底面より低く、
前記第１エンドプレートの上面は、前記セル積層体の前記上面よりも低い。
複数のセルを積層することで構成されるセル積層体と、
前記複数のセルの積層方向において前記セル積層体の両端部に設けられる第１エンドプレート及び第２エンドプレートと、
前記積層方向に直交する上下方向を向く前記セル積層体の上面に搭載され、前記セル積層体の各セルの電圧を検出するセンサ装置と、を備えるバッテリモジュールであって、
前記センサ装置は、
センサ装置本体と、
該センサ装置本体から前記第１エンドプレートに延び、前記上下方向に沿って締結する締結部材によって前記第１エンドプレートに固定されるセンサ固定部と、を有し、
前記上下方向において、
前記締結部材の上面は、前記センサ装置本体の上面以下であって、
前記セル積層体の前記上面は、前記センサ固定部の底面より低く、
前記第１エンドプレートの上面は、前記セル積層体の前記上面よりも低い。
また、本発明は、
隣接して配置された第１バッテリモジュール及び第２バッテリモジュールを備えるバッテリユニットであって、
前記第１バッテリモジュール及び前記第２バッテリモジュールはそれぞれ、
複数のセルを積層することで構成されるセル積層体と、
前記複数のセルの積層方向において前記セル積層体の両端部に設けられる第１エンドプレート及び第２エンドプレートと、
各セルの電圧を検出する電圧検出線と、を備え、
前記第１バッテリモジュールは、前記積層方向に直交する上下方向を向く前記セル積層体の上面に搭載され、前記セル積層体の各セルの電圧を検出するセンサ装置をさらに備え、
前記センサ装置は、
センサ装置本体と、
該センサ装置本体から前記第１バッテリモジュールの前記第１エンドプレートに延び、前記上下方向に沿って締結する締結部材によって前記第１バッテリモジュールの前記第１エンドプレートに固定されるセンサ固定部と、を有し、
前記センサ装置本体の側面には、前記第１バッテリモジュールの前記電圧検出線が接続される第１コネクタと、前記第２バッテリモジュールの前記電圧検出線が接続される第２コネクタと、が設けられ、
前記上下方向において、
前記締結部材の上面は、前記センサ装置本体の上面以下であって、
前記セル積層体の前記上面は、前記センサ固定部の底面より低く、
前記第１バッテリモジュールの前記第１エンドプレートの上面は、前記セル積層体の前記上面よりも低く、
前記第２バッテリモジュールは、前記センサ装置を備えず、
前記第１バッテリモジュールの前記第１エンドプレート及び前記第２エンドプレート、且つ、前記第２バッテリモジュールの前記第１エンドプレート及び前記第２エンドプレートは、全て同一形状を有する。
隣接して配置された第１バッテリモジュール及び第２バッテリモジュールを備えるバッテリユニットであって、
前記第１バッテリモジュール及び前記第２バッテリモジュールはそれぞれ、
複数のセルを積層することで構成されるセル積層体と、
前記複数のセルの積層方向において前記セル積層体の両端部に設けられる第１エンドプレート及び第２エンドプレートと、
各セルの電圧を検出する電圧検出線と、を備え、
前記第１バッテリモジュールは、前記積層方向に直交する上下方向を向く前記セル積層体の上面に搭載され、前記セル積層体の各セルの電圧を検出するセンサ装置をさらに備え、
前記センサ装置は、
センサ装置本体と、
該センサ装置本体から前記第１バッテリモジュールの前記第１エンドプレートに延び、前記上下方向に沿って締結する締結部材によって前記第１バッテリモジュールの前記第１エンドプレートに固定されるセンサ固定部と、を有し、
前記センサ装置本体の側面には、前記第１バッテリモジュールの前記電圧検出線が接続される第１コネクタと、前記第２バッテリモジュールの前記電圧検出線が接続される第２コネクタと、が設けられ、
前記上下方向において、
前記締結部材の上面は、前記センサ装置本体の上面以下であって、
前記セル積層体の前記上面は、前記センサ固定部の底面より低く、
前記第１バッテリモジュールの前記第１エンドプレートの上面は、前記セル積層体の前記上面よりも低く、
前記第２バッテリモジュールは、前記センサ装置を備えず、
前記第１バッテリモジュールの前記第１エンドプレート及び前記第２エンドプレート、且つ、前記第２バッテリモジュールの前記第１エンドプレート及び前記第２エンドプレートは、全て同一形状を有する。
本発明によれば、寸法の増大や重量の増加を回避しつつ、センサ装置をエンドプレートに固定できる。
以下、本発明のバッテリモジュールの各実施形態を、添付図面に基づいて説明する。なお、図面は符号の向きに見るものとする。
［バッテリモジュール］
図１〜図３に示すように、本実施形態に係るバッテリモジュール１は、前後方向に複数のセル２１を積層して構成され、前面、後面、左面、右面、上面、及び下面を有するセル積層体２と、セル積層体２の前面及び後面に配置される一対のエンドプレート３と、セル積層体２の左面及び右面に配置され、一対のエンドプレート３を連結する一対のサイドフレーム４と、セル積層体２の下面に配置されるロアプレート５と、セル積層体２の上面２ａを覆うトップカバー６と、セル積層体２の上面２ａに配置され、各セル２１の電圧を検出するセンサ装置７と、を備える。
図１〜図３に示すように、本実施形態に係るバッテリモジュール１は、前後方向に複数のセル２１を積層して構成され、前面、後面、左面、右面、上面、及び下面を有するセル積層体２と、セル積層体２の前面及び後面に配置される一対のエンドプレート３と、セル積層体２の左面及び右面に配置され、一対のエンドプレート３を連結する一対のサイドフレーム４と、セル積層体２の下面に配置されるロアプレート５と、セル積層体２の上面２ａを覆うトップカバー６と、セル積層体２の上面２ａに配置され、各セル２１の電圧を検出するセンサ装置７と、を備える。
なお、本明細書等では説明を簡単且つ明確にするためにセル２１の積層方向を前後方向と定義し、セル２１の積層方向に直交する方向を左右方向（幅方向）及び上下方向（高さ方向）と定義したものであり、バッテリモジュール１が搭載される製品の前後方向等とは無関係である。即ち、バッテリモジュール１が車両に搭載される場合、セル２１の積層方向は、車両の前後方向に一致してもよく、車両の上下方向、左右方向であってもよく、これらの方向から傾斜した方向であってもよい。図面には、バッテリモジュール１の前方をＦｒ、後方をＲｒ、左側をＬ、右側をＲ、上方をＵ、下方をＤ、として示す。
（セル積層体）
図２に示すように、セル積層体２は、複数のセル２１と複数の絶縁プレート２２を前後方向に交互に積層して構成される。セル積層体２の上面２ａには、セル２１の端子２１１に電気的に接続される複数のバスバー２３が配置される。複数のバスバー２３は、複数のセル２１が電気的に直列に接続されるように隣接するセル２１の端子２１１同士を接続している。具体的に説明すると、複数のセル２１は、プラス側の端子２１１とマイナス側の端子２１１とが順次左右反転するように積層されており、複数のバスバー２３は、セル積層方向の上手側に隣接するセル２１のプラス側（又はマイナス側）の端子２１１と、セル積層方向の下手側に隣接するセル２１のマイナス側（又はプラス側）の端子２１１とを順次接続することで、複数のセル２１を電気的に直列に接続している。
図２に示すように、セル積層体２は、複数のセル２１と複数の絶縁プレート２２を前後方向に交互に積層して構成される。セル積層体２の上面２ａには、セル２１の端子２１１に電気的に接続される複数のバスバー２３が配置される。複数のバスバー２３は、複数のセル２１が電気的に直列に接続されるように隣接するセル２１の端子２１１同士を接続している。具体的に説明すると、複数のセル２１は、プラス側の端子２１１とマイナス側の端子２１１とが順次左右反転するように積層されており、複数のバスバー２３は、セル積層方向の上手側に隣接するセル２１のプラス側（又はマイナス側）の端子２１１と、セル積層方向の下手側に隣接するセル２１のマイナス側（又はプラス側）の端子２１１とを順次接続することで、複数のセル２１を電気的に直列に接続している。
セル積層体２の上面２ａには、複数のバスバー２３を保持するバスバープレート２４が設けられている。バスバープレート２４は、複数のバスバー保持部２４１を備え、各バスバー保持部２４１に複数のバスバー２３を保持させた後、バスバープレート２４をセル積層体２の上面２ａに載置すると、複数のバスバー２３が対応する端子２１１と接続可能な所定の位置に位置決めされる。バスバープレート２４は、バスバー２３を端子２１１に接続した後に取り外される治具ではなく、バスバー２３を端子２１１に接続した後も取付状態を維持するバッテリモジュール１の構成要素であって、センサ装置７の底面とセル積層体２の上面２ａとの間に配置される。これにより、センサ装置７とセル２１の端子２１１との距離が短くなり、両者の電気的な接続が容易になる。
セル２１は、温度変化や経年劣化によって膨張することが知られている。セル２１は、前後方向の長さよりも上下方向の長さが長く、上下方向の長さよりも左右方向の長さが長い直方体形状を有する。そのため、セル２１は前面及び後面の面積が、左面、右面、上面及び下面の面積よりもはるかに大きく、セル２１の前面及び後面で、その左右方向中央部及び上下方向中央部が膨張しやすい。セル２１が前後方向に膨張すると、セル２１の端子２１１同士を連結するバスバー２３に応力が作用する。本実施形態のバスバー２３は、セル２１の膨張に伴って作用する応力を緩和するために、前後方向の中間部に上方に突出する屈曲部２３１を有する。
（エンドプレート）
図１〜図３に示すように、一対のエンドプレート３は、セル積層体２の前面及び後面に配置され、セル２１の膨張に起因するセル積層体２のセル積層方向の荷重を受け止める。本実施形態のエンドプレート３は、ダイキャスト製法により形成された金属部材であり、セル積層体２と対向しない外側の面の左右両端部には、サイドフレーム４とボルトＢ１を介して締結される複数の締結部３１が設けられる。また、一対のエンドプレート３の上面３ａには、バッテリモジュール１と他のバッテリモジュール又は外部の電気機器との間で電力を授受するための外部接続用端子台３２が設けられる。また、少なくともいずれか一方のエンドプレート３の上面３ａには、ボルトＢ２を介してセンサ装置７が固定される固定部３３が形成されている。つまり、センサ装置７は、いずれか一方のエンドプレート３に固定されるが、本実施形態の一対のエンドプレート３は、いずれも固定部３３を有した同一形状である。これにより、固定部３３の有無によるエンドプレート３の作り分けが不要になるとともに、部品の共通化によって製造工程を簡略化できる。
図１〜図３に示すように、一対のエンドプレート３は、セル積層体２の前面及び後面に配置され、セル２１の膨張に起因するセル積層体２のセル積層方向の荷重を受け止める。本実施形態のエンドプレート３は、ダイキャスト製法により形成された金属部材であり、セル積層体２と対向しない外側の面の左右両端部には、サイドフレーム４とボルトＢ１を介して締結される複数の締結部３１が設けられる。また、一対のエンドプレート３の上面３ａには、バッテリモジュール１と他のバッテリモジュール又は外部の電気機器との間で電力を授受するための外部接続用端子台３２が設けられる。また、少なくともいずれか一方のエンドプレート３の上面３ａには、ボルトＢ２を介してセンサ装置７が固定される固定部３３が形成されている。つまり、センサ装置７は、いずれか一方のエンドプレート３に固定されるが、本実施形態の一対のエンドプレート３は、いずれも固定部３３を有した同一形状である。これにより、固定部３３の有無によるエンドプレート３の作り分けが不要になるとともに、部品の共通化によって製造工程を簡略化できる。
図１、図２及び図５に示すように、エンドプレート３の上面３ａは、セル積層体２の上面２ａよりも低くなっている。このようなエンドプレート３によれば、高さ寸法を抑えて軽量化することができる。また、エンドプレート３の上面３ａに設けられる固定部３３は、高さ方向において上面３ａの他の部分より上方に突出した突出部３４に設けられている。つまり、エンドプレート３の上面３ａにおいて高さが必要な箇所のみを肉厚にすることで、エンドプレート３のさらなる軽量化が可能になる。また、突出部３４は、ダイキャスト製法によりエンドプレート３に一体形成できるので、製造コストを低減できる。
（サイドフレーム）
図１〜図３に示すように、サイドフレーム４は、金属板材をプレス加工して形成されており、セル積層体２の左面又は右面に沿うサイドフレーム本体４１と、サイドフレーム本体４１の前端から前側のエンドプレート３の前面に沿って互いに近づく方向に延びる前フランジ部４２と、サイドフレーム本体４１の後端から後側のエンドプレート３の後面に沿って互いに近づく方向に延びる後フランジ部４３と、サイドフレーム本体４１の上端からセル積層体２の上面に沿って互いに近づく方向に延びる上フランジ部４４と、サイドフレーム本体４１の下端からセル積層体２（ロアプレート５）の下面に沿って互いに近づく方向に延びる下フランジ部４５と、を備える。
図１〜図３に示すように、サイドフレーム４は、金属板材をプレス加工して形成されており、セル積層体２の左面又は右面に沿うサイドフレーム本体４１と、サイドフレーム本体４１の前端から前側のエンドプレート３の前面に沿って互いに近づく方向に延びる前フランジ部４２と、サイドフレーム本体４１の後端から後側のエンドプレート３の後面に沿って互いに近づく方向に延びる後フランジ部４３と、サイドフレーム本体４１の上端からセル積層体２の上面に沿って互いに近づく方向に延びる上フランジ部４４と、サイドフレーム本体４１の下端からセル積層体２（ロアプレート５）の下面に沿って互いに近づく方向に延びる下フランジ部４５と、を備える。
前フランジ部４２及び後フランジ部４３は、前側のエンドプレート３又は後側のエンドプレート３にボルトＢ１を介して締結される。これにより、一対のエンドプレート３は、一対のサイドフレーム４を介して連結される。一対のサイドフレーム４は、セル積層体２のセル積層方向の荷重が増加した場合、エンドプレート３同士の前後方向の相対変位を許容する。例えば、サイドフレーム本体４１の前後方向の変形、サイドフレーム本体４１と前フランジ部４２又は後フランジ部４３との角度変化等によってエンドプレート３同士の前後方向の相対変位が許容される。
（ロアプレート）
図１及び図２に示すように、ロアプレート５は、アルミ押出材を用いて形成されており、セル積層体２及びエンドプレート３の下面に沿って延びるロアプレート本体５１と、バッテリモジュール１を支持するモジュール支持構造体（図示せず）に固定される複数の固定部５２と、サイドフレーム４の下フランジ部４５が留められる留部（図示せず）と、を備える。
図１及び図２に示すように、ロアプレート５は、アルミ押出材を用いて形成されており、セル積層体２及びエンドプレート３の下面に沿って延びるロアプレート本体５１と、バッテリモジュール１を支持するモジュール支持構造体（図示せず）に固定される複数の固定部５２と、サイドフレーム４の下フランジ部４５が留められる留部（図示せず）と、を備える。
（トップカバー）
図１〜図３に示すように、トップカバー６は、樹脂製であり、バスバープレート２４の上方を覆うトップカバー本体６１と、センサ装置７のセンサ装置本体７１を収容する開口部６２と、エンドプレート３の固定部３３に固定されるセンサ装置７の第１センサ固定部７２の少なくとも一部を収容する凹部６３と、を備える。このようなトップカバー６によれば、バスバープレート２４を保護しながらも、センサ装置本体７１や第１センサ固定部７２の高さ方向の張り出しを小さくできる。
図１〜図３に示すように、トップカバー６は、樹脂製であり、バスバープレート２４の上方を覆うトップカバー本体６１と、センサ装置７のセンサ装置本体７１を収容する開口部６２と、エンドプレート３の固定部３３に固定されるセンサ装置７の第１センサ固定部７２の少なくとも一部を収容する凹部６３と、を備える。このようなトップカバー６によれば、バスバープレート２４を保護しながらも、センサ装置本体７１や第１センサ固定部７２の高さ方向の張り出しを小さくできる。
（センサ装置）
図１〜図５に示すように、センサ装置７は、センサ装置本体７１と、センサ装置本体７１から前側のエンドプレート３に延び、高さ方向に沿って締結されるボルトＢ２によってエンドプレート３の固定部３３に固定される第１センサ固定部７２と、センサ装置本体７１から左右方向に延び、セル積層体２の上面２ａに固定される複数の第２センサ固定部７３と、を備える。
図１〜図５に示すように、センサ装置７は、センサ装置本体７１と、センサ装置本体７１から前側のエンドプレート３に延び、高さ方向に沿って締結されるボルトＢ２によってエンドプレート３の固定部３３に固定される第１センサ固定部７２と、センサ装置本体７１から左右方向に延び、セル積層体２の上面２ａに固定される複数の第２センサ固定部７３と、を備える。
センサ装置本体７１は、電子部品が搭載される基板７４と、基板７４を収容するケース７５と、該ケース７５の側面に配置される電圧検出用コネクタ７６と、を備える。
ケース７５は、基板７４の下面側を覆うケース本体７５１と、基板７４の上面側を覆うケースカバー７５２と、を備える。電圧検出用コネクタ７６には、複数の電圧検出線８を介して各バスバー２３が接続される。
第１センサ固定部７２及び複数の第２センサ固定部７３は、ケース７５に一体的に形成されている。複数の第２センサ固定部７３は、前後方向に離間した複数の絶縁プレート２２に対し、上下方向に移動不能で、且つ前後方向に移動可能に固定されている。具体的に説明すると、絶縁プレート２２は、図２に示すように、上方に突出する円筒又は円柱形状の突設部２２１を有し、第２センサ固定部７３は、突設部２２１を下方から挿通する状態で収容する孔７３１を有する。この孔７３１は、前後方向に長い長孔であり、セル２１の膨張に伴う絶縁プレート２２とセンサ装置７との前後方向の相対移動を許容することができる。
第２センサ固定部７３は、絶縁プレート２２の突設部２２１に上方から挿通された後、該突設部２２１に上方から圧入することで装着されるプッシュナット７８によって上下方向に固定される。プッシュナット７８は、中央部に形成される孔７８１の周縁部に上方に傾斜した複数の爪部７８２を有し、突設部２２１に上方から圧入すると、複数の爪部７８２が突設部２２１の外周部に食い込むことで上方への抜けが規制される。これにより、第２センサ固定部７３は、プッシュナット７８を介して絶縁プレート２２の突設部２２１に上下方向に固定されるとともに、長孔からなる孔７３１によって絶縁プレート２２の突設部２２１に対する前後方向の移動が許容される。
第１センサ固定部７２は、一方のエンドプレート３に設けられる固定部３３に対し、ボルトＢ２を介して少なくとも前後方向及び左右方向に移動不能に固定される。これにより、センサ装置７は、第１センサ固定部７２によって前後方向及び左右方向に固定されるとともに、第２センサ固定部７３によって上下方向に固定されるので、セル２１の膨張に伴う絶縁プレート２２とセンサ装置７との前後方向の相対移動を許容しつつ、車両走行時の振動でセンサ装置７が前後方向、左右方向及び上下方向にがたつくことを抑制できる。
図５に示すように、上下方向において、ボルトＢ２の上面Ｂａは、センサ装置本体７１の上面７１ａ以下であって、セル積層体２の上面２ａは、第１センサ固定部７２の底面７２ａより低くなっている。このようにすると、ボルトＢ２の高さ方向の張り出しを防止し、バッテリモジュール１を小型化できる。また、セル積層体２の上面２ａは、第１センサ固定部７２の底面７２ａより低いので、第１センサ固定部７２とセル積層体２との干渉が防止される。
前述したように、第１センサ固定部７２が固定されるエンドプレート３の上面３ａは、セル積層体２の上面２ａよりも低いので、セル積層体２の上面２ａよりも高い第１センサ固定部７２の底面７２ａとエンドプレート３の上面３ａとの間には隙間が生じる。本実施形態では、この隙間を埋めるためにカラー７９を用いる。具体的に説明すると、第１センサ固定部７２は、センサ装置本体７１に接続され、上下方向の高さがセンサ装置本体７１と略同一である連結部７２１と、連結部７２１からエンドプレート３に向かうにしたがって上下方向の高さが低くなるように傾斜する傾斜部７２２と、傾斜部７２２の端部に接続されボルトＢ２が着座する着座部７２３と、を備える。着座部７２３には、カラー７９が上下方向に挿通するカラー貫通孔７２３ａが設けられ、ボルトＢ２は、カラー７９を介してエンドプレート３の固定部３３に締結される。
このような第１センサ固定部７２によれば、傾斜部７２２によって、ボルトＢ２の上面Ｂａをセンサ装置本体７１の上面７１ａ以下に設定することができる。また、ボルトＢ２の頭部Ｂｂとエンドプレート３の上面３ａとの間に第１センサ固定部７２を貫通するカラー７９を介在させることで、ボルトＢ２とエンドプレート３とを安定して固定することができる。
図５中、符号Ｈ３ａはエンドプレート３の上面３ａの高さであり、符号Ｈ２ａはセル積層体２の上面２ａの高さであり、符号Ｈ７２ａは第１センサ固定部７２の底面７２ａの高さであり、符号ＨＢａはボルトＢ２の上面Ｂａの高さであり、符号Ｈ７１ａはセンサ装置本体７１の上面７１ａの高さであり、Ｈ３ａ＜Ｈ２ａ＜Ｈ７２ａ＜ＨＢａ≦Ｈ７１ａの関係を満たす。
また、本実施形態では、第１センサ固定部７２の着座部７２３を前後方向においてセル積層体２とオーバーラップさせている。即ち、着座部７２３の後端部７２３ｂとセル積層体２の前端部２ｂとが前後方向でオーバーラップしている。このようにすると、第１センサ固定部７２が前後方向で外側に張り出すことを抑えることができる。
さらに、本実施形態では、第１センサ固定部７２及びボルトＢ２を前後方向においてエンドプレート３の外縁部３ｂよりも内側(セル２１側)に配置している。このようにすると、第１センサ固定部７２及びボルトＢ２が前後方向で外側に張り出すことを防止し、バッテリモジュール１を小型化できる。
［バッテリユニット］
つぎに、隣接して配置された第１バッテリモジュール１Ａ及び第２バッテリモジュール１Ｂを備えるバッテリユニット１００について、図６を参照して説明する。なお、前述したバッテリモジュール１と共通の構成については、前述したバッテリモジュール１と同じ符号を用いることにより、前述したバッテリモジュール１の説明を援用する。
つぎに、隣接して配置された第１バッテリモジュール１Ａ及び第２バッテリモジュール１Ｂを備えるバッテリユニット１００について、図６を参照して説明する。なお、前述したバッテリモジュール１と共通の構成については、前述したバッテリモジュール１と同じ符号を用いることにより、前述したバッテリモジュール１の説明を援用する。
図６に示すように、バッテリユニット１００を構成する２つのバッテリモジュール１Ａ、１Ｂは、それぞれ、複数のセル２１を積層することで構成されるセル積層体２と、前後方向においてセル積層体２の両端部に設けられる一対のエンドプレート３と、各セル２１の電圧を検出する電圧検出線８と、を備え、一方の第１バッテリモジュール１Ａは、セル積層体２の上面２ａに配置され、各セル２１の電圧を検出するセンサ装置７をさらに備える。
センサ装置７は、センサ装置本体７１と、センサ装置本体７１から第１バッテリモジュール１Ａの一方のエンドプレート３に延び、上下方向に沿って締結されるボルトＢ２によって一方のエンドプレート３に固定される第１センサ固定部７２と、を有する。センサ装置本体７１の側面には、第１バッテリモジュール１Ａの電圧検出線８が接続される第１電圧検出用コネクタ７６Ａと、第２バッテリモジュール１Ｂの電圧検出線８が接続される第２電圧検出用コネクタ７６Ｂと、が設けられる。つまり、第２バッテリモジュール１Ｂは、センサ装置７を備えず、第１バッテリモジュール１Ａに搭載されるセンサ装置７において第２バッテリモジュール１Ｂのセル電圧も検出される。なお、図６中、符号９は、ダミーカバーである。
このようなバッテリユニット１００によれば、第２バッテリモジュール１Ｂにセンサ装置７が不要となるので、バッテリユニット１００の製造コストを低減できる。また、第１バッテリモジュール１Ａの一対のエンドプレート３及び第２バッテリモジュール１Ｂの一対のエンドプレート３を全て同一形状とすれば、バッテリユニット１００の製造コストをさらに低減できる。
なお、前述した実施形態は、適宜、変形、改良、等が可能である。例えば、前述した実施形態のセンサ装置７は、基板７４を収容するケース７５に第１センサ固定部７２を設け、該第１センサ固定部７２をエンドプレート３に固定しているが、ケースを備えず、基板自体を露出状態でエンドプレート３に固定するバッテリモジュールでは、上記した実施形態の第１センサ固定部７２に相当する部位を基板自体に設け、これらの部位を第１センサ固定部７２と同様の固定構造でエンドプレート３に固定してもよい。
本明細書には少なくとも以下の事項が記載されている。なお、括弧内には、上記した実施形態において対応する構成要素等を示しているが、これに限定されるものではない。
（１） 複数のセル（セル２１）を積層することで構成されるセル積層体（セル積層体２）と、
前記複数のセルの積層方向（前後方向）において前記セル積層体の両端部に設けられる第１エンドプレート（エンドプレート３）及び第２エンドプレート（エンドプレート３）と、
前記積層方向に直交する直交方向（上下方向）を向く搭載面（上面２ａ）に搭載され、前記セル積層体の各セルの電圧を検出するセンサ装置（センサ装置７）と、を備えるバッテリモジュール（バッテリモジュール１）であって、
前記センサ装置は、
センサ装置本体（センサ装置本体７１）と、
該センサ装置本体から前記第１エンドプレートに延び、前記直交方向に沿って締結される締結部材（ボルトＢ２）によって前記第１エンドプレートに固定されるセンサ固定部（第１センサ固定部７２）と、を有し、
前記直交方向において、
前記締結部材の端面（上面Ｂａ）は、前記センサ装置本体の端面（上面７１ａ）以下であって、
前記セル積層体の前記搭載面は、前記センサ固定部の底面（底面７２ａ）より低く、
前記第１エンドプレートの端面（上面３ａ）は、前記セル積層体の前記搭載面よりも低い、バッテリモジュール。
前記複数のセルの積層方向（前後方向）において前記セル積層体の両端部に設けられる第１エンドプレート（エンドプレート３）及び第２エンドプレート（エンドプレート３）と、
前記積層方向に直交する直交方向（上下方向）を向く搭載面（上面２ａ）に搭載され、前記セル積層体の各セルの電圧を検出するセンサ装置（センサ装置７）と、を備えるバッテリモジュール（バッテリモジュール１）であって、
前記センサ装置は、
センサ装置本体（センサ装置本体７１）と、
該センサ装置本体から前記第１エンドプレートに延び、前記直交方向に沿って締結される締結部材（ボルトＢ２）によって前記第１エンドプレートに固定されるセンサ固定部（第１センサ固定部７２）と、を有し、
前記直交方向において、
前記締結部材の端面（上面Ｂａ）は、前記センサ装置本体の端面（上面７１ａ）以下であって、
前記セル積層体の前記搭載面は、前記センサ固定部の底面（底面７２ａ）より低く、
前記第１エンドプレートの端面（上面３ａ）は、前記セル積層体の前記搭載面よりも低い、バッテリモジュール。
（１）によれば、締結部材の端面はセンサ装置本体の端面以下であるので、締結部材の張り出しを防止でき、バッテリモジュールを小型化できる。また、セル積層体の搭載面は、センサ固定部の底面より低いので、センサ固定部とセル積層体との干渉が防止される。また、センサ固定部が固定される第１エンドプレートの端面は、セル積層体の搭載面よりも低いので、第１エンドプレートの高さを抑えることができ、第１エンドプレートを軽量化できる。
（２） （１）に記載のバッテリモジュールであって、
隣接するセルの端子（端子２１１）同士を接続する複数のバスバー（バスバー２３）は、バスバープレート（バスバープレート２４）に保持され、
前記バスバープレートは、前記センサ装置と前記セル積層体との間に設けられる、バッテリモジュール。
隣接するセルの端子（端子２１１）同士を接続する複数のバスバー（バスバー２３）は、バスバープレート（バスバープレート２４）に保持され、
前記バスバープレートは、前記センサ装置と前記セル積層体との間に設けられる、バッテリモジュール。
（２）によれば、センサ装置とセル積層体との間にバスバープレートを配置することで、センサ装置とセルの端子との距離を短くできる。
（３） （２）に記載のバッテリモジュールであって、
前記バスバープレートは、トップカバー（トップカバー６）で覆われており、
前記トップカバーには、前記センサ固定部の少なくとも一部を収容する凹部（凹部６３）が設けられる、バッテリモジュール。
前記バスバープレートは、トップカバー（トップカバー６）で覆われており、
前記トップカバーには、前記センサ固定部の少なくとも一部を収容する凹部（凹部６３）が設けられる、バッテリモジュール。
（３）によれば、トップカバーにはセンサ固定部の少なくとも一部を収容する凹部が設けられるので、バスバープレートを保護しながらも、センサ固定部の張り出しを小さくできる。
（４） （１）〜（３）のいずれかに記載のバッテリモジュールであって、
前記締結部材は、ボルト（ボルトＢ２）であり、
前記センサ固定部は、該ボルトが貫通する孔（カラー貫通孔７２３ａ）と、ボルトヘッド（頭部Ｂｂ）が着座する着座部（着座部７２３）を有し、
前記着座部は、前記積層方向において前記セル積層体とオーバーラップする、バッテリモジュール。
前記締結部材は、ボルト（ボルトＢ２）であり、
前記センサ固定部は、該ボルトが貫通する孔（カラー貫通孔７２３ａ）と、ボルトヘッド（頭部Ｂｂ）が着座する着座部（着座部７２３）を有し、
前記着座部は、前記積層方向において前記セル積層体とオーバーラップする、バッテリモジュール。
（４）によれば、センサ固定部の着座部が積層方向においてセル積層体とオーバーラップするので、センサ固定部が積層方向で外側に張り出すことを抑えることができる。
（５） （１）〜（４）のいずれかに記載のバッテリモジュールであって、
前記センサ固定部及び前記締結部材は、前記積層方向において前記第１エンドプレートの外縁部（外縁部３ｂ）よりも内側に配置される、バッテリモジュール。
前記センサ固定部及び前記締結部材は、前記積層方向において前記第１エンドプレートの外縁部（外縁部３ｂ）よりも内側に配置される、バッテリモジュール。
（５）によれば、センサ固定部及び締結部材は、積層方向において第１エンドプレートの外縁部よりも内側に配置されるので、センサ固定部及び締結部材が積層方向で外側に張り出すことを防止できる。
（６） （５）に記載のバッテリモジュールであって、
前記締結部材が締結される前記第１エンドプレートの固定部（固定部３３）は、前記直交方向において他の部分より突出した突出部（突出部３４）に設けられ、
前記突出部は、ダイキャスト製法により一体的に形成される、バッテリモジュール。
前記締結部材が締結される前記第１エンドプレートの固定部（固定部３３）は、前記直交方向において他の部分より突出した突出部（突出部３４）に設けられ、
前記突出部は、ダイキャスト製法により一体的に形成される、バッテリモジュール。
（６）によれば、必要箇所を肉厚にすることで、第１エンドプレートを軽量化できる。また、突出部をダイキャスト製法により一体的に形成することで、製造コストを低減できる。
（７） （１）〜（６）のいずれかに記載のバッテリモジュールであって、
前記センサ固定部は、
前記センサ装置本体に接続され、前記直交方向の高さが前記センサ装置本体と略同一である連結部（連結部７２１）と、
該連結部から前記第１エンドプレートに向かうにしたがって前記直交方向の高さが低くなるように傾斜する傾斜部（傾斜部７２２）と、
前記傾斜部の端部に接続され前記締結部材が着座する着座部（着座部７２３）と、を備え、
前記着座部には、カラー（カラー７９）が挿通するカラー貫通孔（カラー貫通孔７２３ａ）が設けられ、
前記締結部材は、前記カラーを介して前記第１エンドプレートに締結される、バッテリモジュール。
前記センサ固定部は、
前記センサ装置本体に接続され、前記直交方向の高さが前記センサ装置本体と略同一である連結部（連結部７２１）と、
該連結部から前記第１エンドプレートに向かうにしたがって前記直交方向の高さが低くなるように傾斜する傾斜部（傾斜部７２２）と、
前記傾斜部の端部に接続され前記締結部材が着座する着座部（着座部７２３）と、を備え、
前記着座部には、カラー（カラー７９）が挿通するカラー貫通孔（カラー貫通孔７２３ａ）が設けられ、
前記締結部材は、前記カラーを介して前記第１エンドプレートに締結される、バッテリモジュール。
（７）によれば、センサ固定部の傾斜部によって、締結部材の端面をセンサ装置本体の端面以下に設定することができる。また、締結部材の頭部と第１エンドプレートの端面との間にセンサ固定部を貫通するカラーを介在させることで、締結部材と第１エンドプレートとを安定して固定することができる。
（８） （１）〜（７）のいずれかに記載のバッテリモジュールであって、
前記第１エンドプレート及び前記第２エンドプレートは同一形状を有する、バッテリモジュール。
前記第１エンドプレート及び前記第２エンドプレートは同一形状を有する、バッテリモジュール。
（８）によれば、第１エンドプレート及び第２エンドプレートを同一形状とすることで、共通のエンドプレートを利用することができ、バッテリモジュールを小型化できる。
（９） 隣接して配置された第１バッテリモジュール（第１バッテリモジュール１Ａ）及び第２バッテリモジュール（第２バッテリモジュール１Ｂ）を備えるバッテリユニット（バッテリユニット１００）であって、
前記第１バッテリモジュール及び前記第２バッテリモジュールはそれぞれ、
複数のセル（セル２１）を積層することで構成されるセル積層体（セル積層体２）と、
前記複数のセルの積層方向において前記セル積層体の両端部に設けられる第１エンドプレート（エンドプレート３）及び第２エンドプレート（エンドプレート３）と、
各セルの電圧を検出する電圧検出線（電圧検出線８）と、を備え、
前記第１バッテリモジュールは、前記積層方向に直交する直交方向を向く搭載面（上面２ａ）に搭載され、前記セル積層体の各セルの電圧を検出するセンサ装置（センサ装置７）をさらに備え、
前記センサ装置は、
センサ装置本体（センサ装置本体７１）と、
該センサ装置本体から前記第１バッテリモジュールの前記第１エンドプレートに延び、前記直交方向に沿って締結される締結部材（ボルトＢ２）によって前記第１バッテリモジュールの前記第１エンドプレートに固定されるセンサ固定部（第１センサ固定部７２）と、を有し、
前記センサ装置本体の側面には、前記第１バッテリモジュールの前記電圧検出線が接続される第１コネクタ（第１電圧検出用コネクタ７６Ａ）と、前記第２バッテリモジュールの前記電圧検出線が接続される第２コネクタ（第２電圧検出用コネクタ７６Ｂ）と、が設けられ、
前記直交方向において、
前記締結部材の端面（上面Ｂａ）は、前記センサ装置本体の端面（上面７１ａ）以下であって、
前記セル積層体の前記搭載面は、前記センサ固定部の底面（底面７２ａ）より低く、
前記第１バッテリモジュールの前記第１エンドプレートの端面（上面３ａ）は、前記セル積層体の前記搭載面よりも低く、
前記第２バッテリモジュールは、前記センサ装置を備えず、
第１バッテリモジュールの前記第１エンドプレート及び前記第２エンドプレート、且つ、第２バッテリモジュールの前記第１エンドプレート及び前記第２エンドプレートは、全て同一形状を有する、バッテリユニット。
前記第１バッテリモジュール及び前記第２バッテリモジュールはそれぞれ、
複数のセル（セル２１）を積層することで構成されるセル積層体（セル積層体２）と、
前記複数のセルの積層方向において前記セル積層体の両端部に設けられる第１エンドプレート（エンドプレート３）及び第２エンドプレート（エンドプレート３）と、
各セルの電圧を検出する電圧検出線（電圧検出線８）と、を備え、
前記第１バッテリモジュールは、前記積層方向に直交する直交方向を向く搭載面（上面２ａ）に搭載され、前記セル積層体の各セルの電圧を検出するセンサ装置（センサ装置７）をさらに備え、
前記センサ装置は、
センサ装置本体（センサ装置本体７１）と、
該センサ装置本体から前記第１バッテリモジュールの前記第１エンドプレートに延び、前記直交方向に沿って締結される締結部材（ボルトＢ２）によって前記第１バッテリモジュールの前記第１エンドプレートに固定されるセンサ固定部（第１センサ固定部７２）と、を有し、
前記センサ装置本体の側面には、前記第１バッテリモジュールの前記電圧検出線が接続される第１コネクタ（第１電圧検出用コネクタ７６Ａ）と、前記第２バッテリモジュールの前記電圧検出線が接続される第２コネクタ（第２電圧検出用コネクタ７６Ｂ）と、が設けられ、
前記直交方向において、
前記締結部材の端面（上面Ｂａ）は、前記センサ装置本体の端面（上面７１ａ）以下であって、
前記セル積層体の前記搭載面は、前記センサ固定部の底面（底面７２ａ）より低く、
前記第１バッテリモジュールの前記第１エンドプレートの端面（上面３ａ）は、前記セル積層体の前記搭載面よりも低く、
前記第２バッテリモジュールは、前記センサ装置を備えず、
第１バッテリモジュールの前記第１エンドプレート及び前記第２エンドプレート、且つ、第２バッテリモジュールの前記第１エンドプレート及び前記第２エンドプレートは、全て同一形状を有する、バッテリユニット。
（９）によれば、第１バッテリモジュールにおいて、締結部材の端面はセンサ装置本体の端面以下であるので、締結部材の張り出しを防止でき、バッテリモジュールを小型化できる。また、セル積層体の搭載面は、センサ固定部の底面より低いので、センサ固定部とセル積層体との干渉が防止される。また、センサ固定部が固定される第１エンドプレートの端面は、セル積層体の搭載面よりも低いので、第１エンドプレートの高さを抑えることができ、第１エンドプレートを軽量化できる。
さらに、第２バッテリモジュールの電圧検出線は、第１バッテリモジュールに配置されるセンサ装置に接続されるので、第２バッテリモジュールにセンサ装置が不要となる。第１バッテリモジュール及び第２バッテリモジュールで、エンドプレートを全て共通にすることでバッテリユニットの製造コストを低減できる。
さらに、第２バッテリモジュールの電圧検出線は、第１バッテリモジュールに配置されるセンサ装置に接続されるので、第２バッテリモジュールにセンサ装置が不要となる。第１バッテリモジュール及び第２バッテリモジュールで、エンドプレートを全て共通にすることでバッテリユニットの製造コストを低減できる。
１ バッテリモジュール
１Ａ 第１バッテリモジュール
１Ｂ 第２バッテリモジュール
２ セル積層体
２ａ 上面（搭載面）
２１ セル
２１１ 端子
２３ バスバー
２４ バスバープレート
３ エンドプレート（第１エンドプレート、第２エンドプレート）
３ａ 上面（端面）
３ｂ 外縁部
３３ 固定部
３４ 突出部
６ トップカバー
６３ 凹部
７ センサ装置
７１ センサ装置本体
７１ａ 上面（端面）
７２ 第１センサ固定部（センサ固定部）
７２ａ 底面
７２１ 連結部
７２２ 傾斜部
７２３ａ カラー貫通孔
７２３ 着座部
７６Ａ 電圧検出用コネクタ
７６Ｂ 電圧検出用コネクタ
７９ カラー
８ 電圧検出線
１００ バッテリユニット
Ｂ２ ボルト（締結部材）
Ｂａ 上面（端面）
１Ａ 第１バッテリモジュール
１Ｂ 第２バッテリモジュール
２ セル積層体
２ａ 上面（搭載面）
２１ セル
２１１ 端子
２３ バスバー
２４ バスバープレート
３ エンドプレート（第１エンドプレート、第２エンドプレート）
３ａ 上面（端面）
３ｂ 外縁部
３３ 固定部
３４ 突出部
６ トップカバー
６３ 凹部
７ センサ装置
７１ センサ装置本体
７１ａ 上面（端面）
７２ 第１センサ固定部（センサ固定部）
７２ａ 底面
７２１ 連結部
７２２ 傾斜部
７２３ａ カラー貫通孔
７２３ 着座部
７６Ａ 電圧検出用コネクタ
７６Ｂ 電圧検出用コネクタ
７９ カラー
８ 電圧検出線
１００ バッテリユニット
Ｂ２ ボルト（締結部材）
Ｂａ 上面（端面）
Claims (9)
- 複数のセルを積層することで構成されるセル積層体と、
前記複数のセルの積層方向において前記セル積層体の両端部に設けられる第１エンドプレート及び第２エンドプレートと、
前記積層方向に直交する上下方向を向く前記セル積層体の上面に搭載され、前記セル積層体の各セルの電圧を検出するセンサ装置と、を備えるバッテリモジュールであって、
前記センサ装置は、
センサ装置本体と、
該センサ装置本体から前記第１エンドプレートに延び、前記上下方向に沿って締結する締結部材によって前記第１エンドプレートに固定されるセンサ固定部と、を有し、
前記上下方向において、
前記締結部材の上面は、前記センサ装置本体の上面以下であって、
前記セル積層体の前記上面は、前記センサ固定部の底面より低く、
前記第１エンドプレートの上面は、前記セル積層体の前記上面よりも低い、バッテリモジュール。 - 請求項１に記載のバッテリモジュールであって、
隣接するセルの端子同士を接続する複数のバスバーは、バスバープレートに保持され、
前記バスバープレートは、前記センサ装置と前記セル積層体との間に設けられる、バッテリモジュール。 - 請求項２に記載のバッテリモジュールであって、
前記バスバープレートは、トップカバーで覆われており、
前記トップカバーには、前記センサ固定部の少なくとも一部を収容する凹部が設けられる、バッテリモジュール。 - 請求項１〜３のいずれか１項に記載のバッテリモジュールであって、
前記締結部材は、ボルトであり、
前記センサ固定部は、該ボルトが貫通する孔と、ボルトヘッドが着座する着座部を有し、
前記着座部は、前記積層方向において前記セル積層体とオーバーラップする、バッテリモジュール。 - 請求項１〜４のいずれか１項に記載のバッテリモジュールであって、
前記センサ固定部及び前記締結部材は、前記積層方向において前記第１エンドプレートの外縁部よりも内側に配置される、バッテリモジュール。 - 請求項５に記載のバッテリモジュールであって、
前記締結部材が締結される前記第１エンドプレートの固定部は、前記上下方向において他の部分より突出した突出部に設けられ、
前記突出部は、一体的に形成される、バッテリモジュール。 - 請求項１〜６のいずれか１項に記載のバッテリモジュールであって、
前記センサ固定部は、
前記センサ装置本体に接続され、前記上下方向の高さが前記センサ装置本体と略同一である連結部と、
該連結部から前記第１エンドプレートに向かうにしたがって前記上下方向の高さが低くなるように傾斜する傾斜部と、
前記傾斜部の端部に接続され前記締結部材が着座する着座部と、を備え、
前記着座部には、カラーが挿通するカラー貫通孔が設けられ、
前記締結部材は、前記カラーを介して前記着座部を前記第１エンドプレートに締結する、バッテリモジュール。 - 請求項１〜７のいずれか１項に記載のバッテリモジュールであって、
前記第１エンドプレート及び前記第２エンドプレートは同一形状を有する、バッテリモジュール。 - 隣接して配置された第１バッテリモジュール及び第２バッテリモジュールを備えるバッテリユニットであって、
前記第１バッテリモジュール及び前記第２バッテリモジュールはそれぞれ、
複数のセルを積層することで構成されるセル積層体と、
前記複数のセルの積層方向において前記セル積層体の両端部に設けられる第１エンドプレート及び第２エンドプレートと、
各セルの電圧を検出する電圧検出線と、を備え、
前記第１バッテリモジュールは、前記積層方向に直交する上下方向を向く前記セル積層体の上面に搭載され、前記セル積層体の各セルの電圧を検出するセンサ装置をさらに備え、
前記センサ装置は、
センサ装置本体と、
該センサ装置本体から前記第１バッテリモジュールの前記第１エンドプレートに延び、前記上下方向に沿って締結する締結部材によって前記第１バッテリモジュールの前記第１エンドプレートに固定されるセンサ固定部と、を有し、
前記センサ装置本体の側面には、前記第１バッテリモジュールの前記電圧検出線が接続される第１コネクタと、前記第２バッテリモジュールの前記電圧検出線が接続される第２コネクタと、が設けられ、
前記上下方向において、
前記締結部材の上面は、前記センサ装置本体の上面以下であって、
前記セル積層体の前記上面は、前記センサ固定部の底面より低く、
前記第１バッテリモジュールの前記第１エンドプレートの上面は、前記セル積層体の前記上面よりも低く、
前記第２バッテリモジュールは、前記センサ装置を備えず、
前記第１バッテリモジュールの前記第１エンドプレート及び前記第２エンドプレート、且つ、前記第２バッテリモジュールの前記第１エンドプレート及び前記第２エンドプレートは、全て同一形状を有する、バッテリユニット。
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