JP7015842B2 - 電池モジュール - Google Patents

Description

本発明は、複数の単電池を備える電池モジュールに関する。

従来から、たと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発明が知られている（下記特許文献１を参照）。この発明に係る電池モジュールは、複数の二次電池と、複数の二次電池の端子同士を接続する金属製のバスバーとを備える。バスバーは、二次電池の端子に接続される接続部と、複数の接続部を有する本体部とを備える。接続部には、本体部との間に配設されるヒューズが一体成形されている（同文献、請求項１等を参照）。この発明によれば、バスバーにおける二次電池の端子に接続される接続部にヒューズを一体成形したので、ヒューズを二次電池毎に設ける場合に部品点数の増加を抑制することができる（同文献、第００１４段落等を参照）。

また、複数の単電池およびバスバーを備えた蓄電装置に関する発明が知られている（下記特許文献２を参照）。この発明に係る蓄電装置は、複数の単電池を含む第１電池ブロックと、他の複数の単電池を含む第２電池ブロックと、前記第１電池ブロックに含まれる複数の前記単電池と前記第２電池ブロックに含まれる複数の前記単電池とを電気接続するバスバーと、を備えている。前記バスバーは、第１バスバー部と、第２バスバー部と、第３バスバー部と、を有している。

第１バスバー部は、前記第１電池ブロックに含まれる複数の前記単電池における正極および負極のうちの一方にヒューズを介して接続される。第２バスバー部は、前記第２電池ブロックに含まれる複数の前記単電池における正極および負極のうちの他方に接続される。第３バスバー部は、前記第１バスバー部に隣接する第１部分と、前記第１部分よりも前記第２バスバー部の側に位置する第２部分と、を含み、前記第１バスバー部と前記第２バスバー部とを接続する。この第３バスバー部は、前記第１部分の放熱量に比べて、前記第２部分の放熱量の方が大きくなっている（同文献、請求項１等を参照）。

上記の構成によれば、第３バスバー部のうち、ヒューズに近い部分（第１部分）については放熱量が小さく、ヒューズから遠い部分（第２部分）については放熱量が大きい。したがって、ヒューズに近い部分（第１部分）について、電流遮断時の電流値などといったヒューズ機能が制約されることはほとんどなく、ヒューズは本来の機能を発揮できる。一方、ヒューズから遠い部分（第２部分）については、放熱量が大きいため、ヒューズで発生した熱を放射の作用によって効果的に低減することができ、熱が他の単電池に伝導することを抑制できる（同文献、第００１１段落等を参照）。

特開２０１５－１４１８０１号公報 特開２０１６－０６６４５５号公報

前記従来の電池モジュールや蓄電装置では、短絡の発生時にヒューズを溶断させて短絡回路を開放する。しかし、ヒューズの溶断時に、溶融した金属によって新たな電流経路が形成され、再度、短絡現象が発生するおそれがある。

本発明は、ヒューズ部の溶断時に、溶融した金属によって新たな電流経路が形成されることを防止して、従来よりも安全性を向上させることができる電池モジュールを提供する。

前記目的を達成すべく、本発明の電池モジュールは、モジュール端子と、複数の単電池を含む電池群と、該電池群の前記複数の単電池を接続するとともに該電池群を前記モジュール端子に接続する複数のバスバーとを備えた電池モジュールであって、前記複数のバスバーの少なくとも一つは、ヒューズ部を有し、前記ヒューズ部の下方に、溶融した前記ヒューズ部を落下させるための空隙を有することを特徴とする。

本発明の電池モジュールは、たとえば短絡等によってヒューズ部に過大な電流が流れると、ジュール熱によってヒューズ部が溶断される。ここで、本発明の電池モジュールは、ヒューズ部の下方に、溶融したヒューズ部を落下させるための空隙を有している。そのため、ジュール熱によって溶融したヒューズ部を構成する金属は、重力の作用によって空隙に落下する。したがって、本発明によれば、溶融した金属によって新たな電流経路が形成されることを防止して、従来よりも安全性を向上させることができる電池モジュールを提供することができる。

本発明の実施形態１に係る電池モジュールの外観斜視図。 図１に示す電池モジュールの分解斜視図。 図１に示す電池モジュールのモジュール端子の拡大斜視図。 図３のIV－IV線に沿うモジュール端子の拡大断面図。 図３に示すモジュール端子に接続されたバスバーの斜視図。 図５に示すバスバーの変形例１を示す斜視図。 図５に示すバスバーの変形例２を示す斜視図。 図５に示すバスバーの変形例３を示す斜視図。 図５に示すバスバーの変形例４を示す斜視図。 本発明の実施形態２に係る電池モジュールの拡大断面図。 図１０に示すバスバーの斜視図。 本発明の実施形態３に係る電池モジュールの拡大斜視図。 図１２に示すXIII－XIII線に沿う拡大断面図。 図１２に示すモジュール端子に接続されたバスバーの斜視図。

以下、図面を参照して本発明に係る電池モジュールの実施の形態を説明する。以下の各図面では、電池モジュールの各部を図面に表示したｘ軸、ｙ軸、ｚ軸の直交座標系を用いて説明する場合がある。また、以下の説明において、上下左右前後の各方向は、たとえば図面に表示された状態に対応する便宜的な方向であって、電池モジュールの姿勢や配置を限定するものではない。

［実施形態１］
図１は、本発明の実施形態１に係る電池モジュール１００の外観斜視図である。図２は、図１に示す電池モジュール１００の分解斜視図である。

本実施形態の電池モジュール１００は、主に、モジュール端子１０１Ｐ，１０１Ｎと、複数の単電池１を含む電池群１０と、この電池群１０の複数の単電池１を接続するとともにこの電池群１０をモジュール端子１０１Ｐ，１０１Ｎに接続するバスバー２とを備えている。詳細については後述するが、本実施形態の電池モジュール１００は、複数のバスバー２の少なくとも一つがヒューズ部２ａを有し、このヒューズ部２ａの下方に、溶融したヒューズ部２ａを落下させるための空隙Ｓ（図４参照）を有することを最大の特徴としている。

以下、本実施形態の電池モジュール１００の各部の構成について、より詳細に説明する。本実施形態の電池モジュール１００は、前述のモジュール端子１０１Ｐ，１０１Ｎ、電池群１０、および複数のバスバー２に加えて、たとえば、筐体２０と、図示を省略する電子回路基板などを備えている。

電池群１０は、たとえば、扁平角形の単電池１、すなわち厚さ寸法が幅寸法と高さ寸法よりも小さい薄型の六面体または直方体形状の単電池１を、厚さ方向（ｘ軸方向）に積層させて構成されている。単電池１は、たとえば、角形リチウムイオン二次電池であり、扁平角形の電池容器１ａと、この電池容器１ａの内部に収容された図示を省略する電極群および電解液と、この電極群に接続されて電池容器１ａの高さ方向の上端面に配置された一対のセル端子１ｐ，１ｎとを備えている。

単電池１のセル端子１ｐ，１ｎは、電池容器１ａの上端面から高さ方向に突出したおおむね直方体の立体的な形状を有している。セル端子１ｐ，１ｎと電池容器１ａとの間、および、電池容器１ａと電極群との間は、それぞれ、樹脂製の絶縁部材によって電気的に絶縁されている。電池群１０を構成する複数の単電池１は、互いに隣接する一方の単電池１の正極のセル端子１ｐと、他方の単電池１の負極のセル端子１ｎとが、積層方向（ｘ軸方向）に隣り合うように交互に１８０°反転させて積層されている。

電池モジュール１００の筐体２０は、長さ方向（ｘ軸方向）の寸法が、幅方向（ｙ軸方向）および高さ方向（ｚ軸方向）の寸法よりも大きいおおむね直方体の形状を有し、電池群１０を構成する複数の単電池１を保持している。より具体的には、筐体２０は、たとえば、複数のセルホルダ２１と、一対のエンドプレート２２と、一対のサイドプレート２３と、インシュレーションカバー２４と、モジュールカバー２５を有している。

セルホルダ２１は、たとえばポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ：Polybutylene terephthalate）等の樹脂材料によって構成されている。セルホルダ２１は、たとえば厚さ方向（ｘ軸方向）に積層された複数の単電池１の互いに隣接する単電池１の間に介在され、個々の単電池１を厚さ方向（ｘ軸方向）の両側から挟み込むように保持している。電池群１０を構成する複数の単電池１の積層方向（ｘ軸方向）において、電池群１０の両側に配置された一対のセルホルダ２１に、たとえば電池モジュール１００の外部端子であるモジュール端子１０１Ｐ，１０１Ｎが設けられている。

一対のエンドプレート２２は、たとえば金属製の板状の部材である。一対のエンドプレート２２は、電池群１０を構成する複数の単電池１の積層方向（ｘ軸方向）において、電池群１０の両側に配置された一対のセルホルダ２１を介して、電池群１０の両側に配置されている。一対のエンドプレート２２は、一方の面がセルホルダ２１に保持された複数の単電池１を挟み込むように対向し、電池群１０と反対側の外側を向く他方の面に固定部２２ａが設けられている。

一対のエンドプレート２２に設けられた固定部２２ａは、おおむね円筒状に形成され、円筒面の一部がエンドプレート２２の外側の面から、外側へ向けて突出している。円筒状の固定部２２ａは、エンドプレート２２の高さ方向（ｚ軸方向）に平行な中心軸に沿って穿孔されたボルト孔を有している。このエンドプレート２２の固定部２２ａは、たとえば車両やその他の機械などの外部機構に対して、電池モジュール１００を固定するための部分である。このエンドプレート２２の固定部２２ａの下端面は、上記のような外部機構によって支持される筐体２０の支持面２０ａである。

すなわち、電池モジュール１００は、たとえばエンドプレート２２の固定部２２ａの底面である筐体２０の支持面２０ａを外部機構によって支持し、固定部２２ａのボルト孔に挿通させたボルトを、外部機構の雌ねじまたはナットに螺合させて締結することで、外部機構に固定することができる。換言すると、電池モジュール１００は、ボルトによって外部機構に固定された状態で、エンドプレート２２の固定部２２ａの下端面である筐体２０の支持面２０ａが、外部機構に支持された状態になる。

たとえば、電池モジュール１００が電気自動車やハイブリッド自動車などの車両に搭載される場合、電池モジュール１００が固定される外部機構は、これらの車両の車体である。特に限定はされないが、たとえば、電池モジュール１００が固定される車両が水平な路面上に置かれた状態で、電池モジュール１００の筐体２０の長さ方向（ｘ軸方向）および幅方向（ｙ軸方向）は、水平方向におおむね平行であり、電池モジュール１００の筐体２０の高さ方向（ｚ軸方向）は、鉛直方向におおむね平行である。また、この状態で、筐体２０の支持面２０ａは、おおむね水平面と平行になる。

一対のサイドプレート２３は、電池群１０を構成する複数の単電池１の幅方向（ｙ軸方向）の両側に、セルホルダ２１を介して配置されている。一対のサイドプレート２３は、たとえば、おおむね矩形板状の金属製の部材であり、筐体２０の幅方向（ｙ軸方向）の両側に互いに対向するように配置されている。一対のサイドプレート２３は、たとえば、おおむね長方形であり、電池群１０を構成する複数の単電池１の積層方向（ｘ軸方向）が長辺方向すなわち長手方向とされ、電池群１０を構成する複数の単電池１の高さ方向（ｚ軸方向）が短辺方向すなわち短手方向とされている。一対のサイドプレート２３は、長手方向の両端部が、たとえばリベットやボルトなどの締結部材によって一対のエンドプレート２２に締結され、短手方向の両端部がそれぞれセルホルダ２１に設けられた凹状の溝部に係合している。

インシュレーションカバー２４は、たとえばＰＢＴ等の電気絶縁性を有する樹脂製の板状の部材であり、単電池１のセル端子１ｐ，１ｎが設けられた電池容器１ａの上端面に対向して配置されている。インシュレーションカバー２４は、複数の単電池１のセル端子１ｐ，１ｎの上端面を露出させる開口部と、互いに隣接する単電池１のセル端子１ｐ，１ｎの間および互いに隣接するバスバー２の間を絶縁する隔壁と、を有している。インシュレーションカバー２４の隔壁は、たとえば、単電池１のセル端子１ｐ，１ｎおよびバスバー２の周囲を囲むように設けられている。また、インシュレーションカバー２４には、電池群１０および電子回路基板に接続される各種の電気配線が配置される。

図示を省略する電子回路基板は、たとえば、インシュレーションカバー２４とモジュールカバー２５との間、すなわち筐体２０の高さ方向において、インシュレーションカバー２４の電池群１０と反対側に配置され、電気配線を介してバスバー２に接続されている。

バスバー２は、電池群１０の複数の単電池１を接続するとともに、電池群１０をモジュール端子１０１Ｐ，１０１Ｎに接続する。より具体的には、電池群１０の複数の単電池１を接続する単電池１間のバスバー２Ａは、インシュレーションカバー２４の開口に露出した電池群１０の複数の単電池１のセル端子１ｐ，１ｎの上端面に、たとえば溶接されて接続されている。この単電池１間の複数のバスバー２Ａは、たとえば、積層方向に互いに隣接する一対の単電池１のうち、一方の単電池１の正極のセル端子１ｐと、他方の単電池１の負極のセル端子１ｎとに接続され、すべての単電池１を直列に接続している。なお、単電池１間のバスバー２Ａは、たとえばボルトやリベットなどの締結部材によって単電池１のセル端子１ｐ，１ｎに接続してもよい。

また、電池群１０をモジュール端子１０１Ｐ，１０１Ｎに接続する一対のバスバー２Ｂの一端は、それぞれ、複数の単電池１の積層方向の両端に配置された一対の単電池１のうち、一方の単電池１の正極のセル端子１ｐと他方の単電池１の負極のセル端子１ｎとに接続されている。これら一対のバスバー２Ｂの一端は、たとえば単電池１のセル端子１ｐ，１ｎの上端面に溶接されて接続されている。また、これら一対のバスバー２Ｂの他端は、それぞれ、電池群１０の複数の単電池１の積層方向の両側に配置された正極のモジュール端子１０１Ｐと負極のモジュール端子１０１Ｎに、たとえばリベットやボルトなどの締結部材によって締結されて接続されている。これら正極のモジュール端子１０１Ｐと負極のモジュール端子１０１Ｎは、電池モジュール１００の外部端子である。

モジュールカバー２５は、たとえばＰＢＴ等の電気絶縁性を有する樹脂製の板状の部材である。モジュールカバー２５は、筐体２０の高さ方向（ｚ軸方向）において、電池群１０と反対側の筐体２０の上端に、インシュレーションカバー２４および電子回路基板を覆うように配置されている。モジュールカバー２５は、電池群１０の複数の単電池１の積層方向（ｘ軸方向）の両端のモジュール端子１０１Ｐ，１０１Ｎに対応する位置に、モジュール端子１０１Ｐ，１０１Ｎの上部を覆う端子カバー２５ａを有している。モジュールカバー２５は、たとえば、インシュレーションカバー２４の枠部２４ａに設けられた係合爪２４ｂを側縁に係合させることによって、インシュレーションカバー２４の上部に固定されている。

以上のように、本実施形態の電池モジュール１００において、電池群１０は、扁平角形の単電池１を厚さ方向（ｘ軸方向）に積層させて構成され、モジュール端子１０１Ｐ，１０１Ｎは、単電池１の積層方向（ｘ軸方向）において電池群１０の両側に配置されている。電池モジュール１００は、これら正極のモジュール端子１０１Ｐと負極のモジュール端子１０１Ｎを介して外部の発電機や電動機に接続され、これら外部の発電機や電動機との間で電力の授受を行う。以下、本実施形態の電池モジュール１００の特徴部分について、より詳細に説明する。

図３は、図１に示す電池モジュール１００のモジュール端子１０１Ｐの拡大斜視図である。図４は、図３のIV－IV線に沿うモジュール端子１０１Ｐの拡大断面図である。図５は、図３に示すモジュール端子１０１Ｐに接続されたバスバー２Ｂの斜視図である。なお、図３では、モジュールカバー２５の端子カバーを切除した状態を示している。

本実施形態の電池モジュール１００は、前述のように、モジュール端子１０１Ｐ，１０１Ｎと、複数の単電池１を含む電池群１０と、この電池群１０の複数の単電池１を接続するとともにこの電池群１０をモジュール端子１０１Ｐ，１０１Ｎに接続するバスバー２とを備えている。そして、複数のバスバー２の少なくとも一つは、ヒューズ部２ａを有し、ヒューズ部２ａの下方に、溶融したヒューズ部２ａを落下させるための空隙Ｓを有している。ここで、下方とは、筐体２０の支持面２０ａが水平になるように電池モジュール１００を設置したときの鉛直方向の下方を意味する。

本実施形態の電池モジュール１００において、ヒューズ部２ａは、たとえば、電池群１０をモジュール端子１０１Ｐ，１０１Ｎに接続する一対のバスバー２Ｂのうちの一方のバスバー２Ｂに設けられている。より具体的には、たとえば、電池群１０を構成する複数の単電池１の積層方向（ｘ軸方向）の両端に配置された一対の単電池１のうちの一方の単電池１の正極のセル端子１ｐと、正極のモジュール端子１０１Ｐとを接続するバスバー２Ｂに、ヒューズ部２ａが設けられている。なお、ヒューズ部２ａは、電池群１０を構成する複数の単電池１の積層方向（ｘ軸方向）の両端に配置された一対の単電池１のうち、他方の単電池１の負極のセル端子１ｎと負極のモジュール端子１０１Ｎとを接続するバスバー２Ｂに設けられていてもよい。

バスバー２のヒューズ部２ａは、たとえば、単電池１のセル端子１ｐ，１ｎとモジュール端子１０１Ｐ，１０１Ｎとを接続するバスバー２Ｂの電流経路における体積が最小の部分である。図５に示す例において、バスバー２は、たとえば、アルミニウム、銅、鉄などの金属製の板状の部材である。単電池１の幅方向（ｙ軸方向）において、両端部を残してバスバー２を横断するように延びる長孔２ｂが形成されている。バスバー２の長孔２ｂは、電池群１０を構成する単電池１の厚さ方向（ｘ軸方向）および高さ方向（ｚ軸方向）に対して垂直な単電池１の幅方向（ｙ軸方向）におおむね平行に延びている。この単電池１の幅方向（ｙ軸方向）に延びるバスバー２の長孔２ｂの両端部が、バスバー２の電流経路における体積が最小のヒューズ部２ａになっている。

バスバー２は、たとえば、平板状の一対の接続部２ｃと、この一対の接続部２ｃの間で接続部２ｃに交差する方向に屈曲された屈曲部２ｄと、を有している。ヒューズ部２ａは、たとえば、屈曲部２ｄに設けられている。また、ヒューズ部２ａは、接続部２ｃに設けられていてもよい。図３から図５に示す本実施形態の電池モジュール１００において、ヒューズ部２ａは、屈曲部２ｄと接続部２ｃとの間の角部に長孔２ｂを形成することで、屈曲部２ｄと接続部２ｃの双方に跨って設けられている。

また、図１に示すように、本実施形態の電池モジュール１００において、筐体２０は、外部機構に支持される支持面２０ａを有している。本実施形態の電池モジュール１００において、バスバー２の接続部２ｃは、筐体２０の支持面２０ａにおおむね平行である。また、本実施形態の電池モジュール１００において、電池群１０を構成する複数の単電池１のセル端子１ｐ，１ｎの上端面も、筐体２０の支持面２０ａにおおむね平行である。

なお、バスバー２Ｂの構成は、図５に示す構成に限定されない。図６から図９は、それぞれ、図５に示すバスバー２Ｂの変形例１から変形例４を示す斜視図である。

図６に示す変形例１のバスバー２Ｂは、銅製の銅部分２ｅとアルミニウム製のアルミニウム部分２ｆとが接合されたクラッド材からなり、ヒューズ部２ａは、アルミニウム部分２ｆに設けられている。より詳細には、変形例１のバスバー２Ｂは、セル端子１ｐ，１ｎに接続される接続部２ｃから、単電池１の高さ方向（ｚ軸方向）における屈曲部２ｄの途中までの部分がアルミニウム部分２ｆである。また、単電池１の高さ方向（ｚ軸方向）における屈曲部２ｄの途中から、モジュール端子１０１Ｐ，１０１Ｎに接続される接続部２ｃまでの部分が銅部分２ｅである。ヒューズ部２ａは、たとえば、アルミニウム部分２ｆの接続部２ｃと屈曲部２ｄに跨って設けられている。

図７に示す変形例２のバスバー２Ｂは、変形例１と同様に、銅製の銅部分２ｅとアルミニウム製のアルミニウム部分２ｆとが接合されたクラッド材からなり、ヒューズ部２ａは、アルミニウム部分２ｆに設けられている。より詳細には、変形例２のバスバー２Ｂは、電池１の高さ方向（ｚ軸方向）における屈曲部２ｄの上端部を除く部分がアルミニウム製のアルミニウム部分２ｆである。また、セル端子１ｐ，１ｎに接続される平板状の接続部２ｃと、単電池１の高さ方向（ｚ軸方向）における屈曲部２ｄの上端部からモジュール端子１０１Ｐ，１０１Ｎに接続される接続部２ｃまでの部分が銅部分２ｅである。

なお、図７に示す変形例２のバスバー２Ｂにおいて、単電池１の高さ方向（ｚ軸方向）の下方側の接続部２ｃは、電池群１０を構成する複数の単電池１のうち、最も低電位側に位置する単電位１の負極のセル端子１ｎに溶接される。一方、図７に示す変形例２のバスバー２Ｂにおいて、単電池１の高さ方向（ｚ軸方向）の上方側の接続部２ｃは、図２に示す負極のモジュール端子１０１Ｎに接続される。

また、単電位１の負極のセル端子１ｎに溶接される接続部２ｃは、単電池１の幅方向（ｙ軸方向）の寸法が、負極のモジュール端子１０１Ｎに接続される接続部２ｃの同方向の寸法よりも大きくされ、単電池１の幅方向（ｙ軸方向）に突出している。なお、本変形例のヒューズ部２ａの構成として、以下の変形例３または４に示す構成を適用してもよい。

図８に示す変形例３のバスバー２Ｂは、たとえば、単電池１の高さ方向（ｚ軸方向）における屈曲部２ｄの中間部に、バスバー２Ｂを単電池１の幅方向（ｙ軸方向）に横断する半円筒状の凹溝２ｇが形成され、この凹溝２ｇの底部にバスバー２Ｂの他の部分よりも肉厚が薄い薄肉部２ｈが設けられている。この薄肉部２ｈがバスバー２Ｂの電流経路における体積が最小のヒューズ部２ａになっている。

図９に示す変形例４のバスバー２Ｂは、たとえば、単電池１の高さ方向（ｚ軸方向）における屈曲部２ｄの中間部に、単電池１の幅方向（ｙ軸方向）においてバスバー２Ｂの両端から中間部まで延びる切り欠き部２ｉが設けられている。このバスバー２Ｂの切り欠き部２ｉの間に残されたくびれ部２ｊである中間部が、バスバー２Ｂの電流経路における体積が最小のヒューズ部２ａになっている。

前述のように、電池モジュール１００は、複数の単電池１を保持する筐体２０を備えている。図４に示すように、溶融したヒューズ部２ａを落下させるための空隙Ｓは、単電池１と筐体２０によって画定されている。より詳細には、ヒューズ部２ａの下方の空隙Ｓは、たとえば、単電池１のセル端子１ｐ，１ｎおよび電池容器１ａと、筐体２０のセルホルダ２１とによって画定された筐体２０の内部の空間である。

また、電池モジュール１００の電池群１０を構成する複数の単電池１は、前述のように、支持面２０ａに垂直な方向（ｚ軸方向）に突出したセル端子１ｐ，１ｎを備えている。そして、バスバー２Ｂの接続部２ｃは、支持面２０ａに平行なセル端子１ｐ，１ｎの先端面に接続されている。さらに、ヒューズ部２ａの下方の空隙Ｓは、単電池１に対向するバスバー２Ｂの下面に臨み、筐体２０の支持面２０ａに垂直な方向（ｚ軸方向）において、セル端子１ｐ，１ｎの高さ以上の深さを有している。

以下、本実施形態の電池モジュール１００の作用について説明する。

本実施形態の電池モジュール１００は、たとえば、車両や機械などの外部機構に搭載され、モジュール端子１０１Ｐ，１０１Ｎを介して外部機構の発電機や電動機に接続される。これにより、電池モジュール１００は、電池群１０を構成する複数の単電池１と、外部機構の発電機や電動機との間で、電力の授受を行うことができる。たとえば、電池モジュール１００の電池群１０を構成する単電池１に何らかの異常が発生し、ヒューズ部２ａを有するバスバー２に過大な電流が流れると、ジュール熱によってヒューズ部２ａがバスバー２を構成する金属の融点に達して溶断される。

たとえば、前記特許文献１や特許文献２に記載された従来の電池モジュールや蓄電装置では、短絡の発生時にヒューズを溶断させて短絡回路を開放する。しかし、ヒューズの溶断時に、溶融した金属によって新たな電流経路が形成され、再度、短絡現象が発生するおそれがある。より具体的には、前記従来の電池モジュールおよび蓄電装置は、円筒形の二次電池を用いている。このような円筒形の二次電池は、長手方向である軸方向の両端に正極端子と負極端子を有し、二次電池の筐体の電位は、たとえば負極端子の電位に等しくなっている。また、ヒューズ部の下方には二次電池の筐体が存在している。そのため、ヒューズ部が溶融して溶断されても、二次電池の筐体と正極端子に溶融した金属が付着し、二次電池の正極端子と負極端子との間に新たな電流経路が形成されるおそれがある。

これに対し、本実施形態の電池モジュール１００は、前述のように、モジュール端子１０１Ｐ，１０１Ｎと、複数の単電池１を含む電池群１０と、この電池群１０の前記複数の単電池１を接続するとともにこの電池群１０をモジュール端子１０１Ｐ，１０１Ｎに接続するバスバー２とを備えている。そして、複数のバスバー２の少なくとも一つは、ヒューズ部２ａを有し、このヒューズ部２ａの下方に、溶融したヒューズ部２ａを落下させるための空隙Ｓを有している。そのため、バスバー２に過大な電流が流れてジュール熱によってヒューズ部２ａを構成する金属が溶融すると、ヒューズ部２ａが重力の作用によって下方に落下する。このとき、ヒューズ部２ａは、ヒューズ部２ａの下方に形成され、溶融したヒューズ部２ａを落下させるための空隙Ｓに落下する。したがって、本実施形態の電池モジュール１００によれば、ヒューズ部２ａの溶断時に溶融した金属によって新たな電流経路が形成されることを防止して、従来よりも安全性を向上させることができる。

また、本実施形態の電池モジュール１００は、電池群１０を構成する複数の単電池１を保持する筐体２０を備えている。そして、溶融したヒューズ部２ａを落下させるための空隙Ｓは、単電池１と筐体２０によって画定されている。これにより、ヒューズ部２ａの体積よりも十分に大きい容積の空隙Ｓを確保して、溶融して落下したヒューズ部２ａより、単電池１の正極のセル端子１ｐと負極のセル端子１ｎとの間に新たな電流経路が形成されるのを、より確実に防止できる。

また、本実施形態の電池モジュール１００において、バスバー２は、平板状の一対の接続部２ｃと、これら一対の接続部２ｃの間で接続部２ｃに交差する方向に屈曲された屈曲部２ｄと、を有している。これにより、筐体２０の高さ方向（ｚ軸方向）における単電池１のセル端子１ｐ，１ｎとモジュール端子１０１Ｐ，１０１Ｎとの間の位置の相違を、バスバー２の屈曲部２ｄによって補填し、バスバー２Ｂによって単電池１のセル端子１ｐ，１ｎとモジュール端子１０１Ｐ，１０１Ｎとを接続することができる。

また、本実施形態の電池モジュール１００において、バスバー２のヒューズ部２ａは、バスバー２の屈曲部２ｄに設けられている。このように、単電池１のセル端子１ｐ，１ｎとモジュール端子１０１Ｐ，１０１Ｎに接続される接続部２ｃの間の屈曲部２ｄにヒューズ部２ａを設けることで、ヒューズ部２ａを単電池１のセル端子１ｐ，１ｎとモジュール端子１０１Ｐ，１０１Ｎの間の限られたスペースに配置することが可能になる。したがって、ヒューズ部２ａが溶融して下方に落下したときに、溶融した金属がセル端子１ｐ，１ｎやモジュール端子１０１Ｐ，１０１Ｎに付着するのを防止できる。

また、本実施形態の電池モジュール１００において、バスバー２のヒューズ部２ａは、接続部２ｃに設けられている。このように、バスバー２の接続部２ｃにヒューズ部２ａを設けることで、ヒューズ部２ａを鉛直方向に交差する方向、すなわち水平方向に沿う方向に延在させることができ、溶融したヒューズ部２ａを落下させやすくすることができる。また、バスバー２に長孔２ｂを形成してヒューズ部２ａを設ける場合に、ヒューズ部２ａおよび屈曲部２ｄの形成を容易にすることができる。具体的には、たとえば、平板状のバスバー２に長孔２ｂを形成してヒューズ部２ａを設け、そのヒューズ部２ａを屈曲させて屈曲部２ｄを設けることができる。

また、本実施形態の電池モジュール１００において、筐体２０は、外部機構に支持される支持面２０ａを有し、バスバー２の接続部２ｃは、筐体２０の支持面２０ａに平行になっている。電池モジュール１００の筐体２０の支持面２０ａは、電池モジュール１００を搭載する外部機構が水平な場所に置かれたときに、水平面におおむね平行になる。そのため、バスバー２の接続部２ｃを筐体２０の支持面２０ａに平行にすることで、電池モジュール１００を搭載する外部機構が水平な場所に置かれたときに、バスバー２の接続部２ｃを水平面におおむね平行にすることができる。

また、本実施形態の電池モジュール１００において、単電池１は、筐体２０の支持面２０ａに垂直な方向（ｚ軸方向）に突出したセル端子１ｐ，１ｎを備えている。そして、バスバー２の接続部２ｃは、支持面２０ａに平行なセル端子１ｐ，１ｎの先端面に接続されている。また、ヒューズ部２ａの下方の空隙Ｓは、単電池１に対向するバスバー２の下面に臨み、支持面２０ａに垂直な方向においてセル端子１ｐ，１ｎの高さ以上の深さを有している。このような構成により、電池モジュール１００の筐体２０内の限られたスペースに、溶融したヒューズ部２ａを落下させるための十分な空間を確保することが可能になる。

また、本実施形態の電池モジュール１００において、バスバー２は、前述のように、銅製の銅部分２ｅとアルミニウム製のアルミニウム部分２ｆとが接合されたクラッド材からなり、ヒューズ部２ａがアルミニウム部分２ｆに設けられていてもよい。この場合、一対の接続部２ｃの材質を異ならせることができ、セル端子１ｐ，１ｎとの異材溶接を回避することができるだけでなく、銅部分２ｅよりも強度が高いアルミ部分にヒューズ部２ａを設けることで、バスバー２の強度低下を抑制できる。

また、本実施形態の電池モジュール１００において、バスバー２は、前述のように、他の部分よりも肉厚が薄い薄肉部２ｈが設けられ、この薄肉部２ｈがバスバー２の電流経路における体積が最小のヒューズ部２ａになっていてもよい。この場合、たとえば、バスバー２の一対の接続部２ｃの内の一方の接続部２ｃを単電池１のセル端子１ｐ，１ｎに溶接によって接続し、他方の接続部２ｃをモジュール端子１０１Ｐ，１０１Ｎにボルトなどの締結部材によって締結するときに、バスバー２のねじれに対する強度を向上させることができる。

また、本実施形態の電池モジュール１００において、バスバー２は、前述のように、切り欠き部２ｉの間に残されたくびれ部２ｊが、バスバー２の電流経路における体積が最小のヒューズ部２ａになっていてもよい。この場合、長孔２ｂの両端にヒューズ部２ａを形成する場合と比較して、ヒューズ部２ａの溶断時間の制御が容易になる。これは、長孔２ｂの両端にヒューズ部２ａを形成すると、電流経路が二手に分かれるのに対し、切り欠き部２ｉの間のくびれ部２ｊである中間部のみに電流経路を集約することができるためである。

また、本実施形態の電池モジュール１００において、電池群１０は、扁平角形の単電池１を厚さ方向（ｘ軸方向）に積層させて構成され、モジュール端子１０１Ｐ，１０１Ｎは、単電池１の積層方向（ｘ軸方向）において電池群１０の両側に配置されている。このような構成により、電池群１０の体積効率を向上させ、高性能の電池モジュール１００を提供することができるだけでなく、単電池１と筐体２０との間の空間を有効に利用して、溶融したヒューズ部２ａを落下させるための空隙Ｓを形成することができる。

以上説明したように、本実施形態によれば、バスバー２のヒューズ部２ａの溶断時に、溶融した金属によって新たな電流経路が形成されることを防止して、従来よりも安全性を向上させることができる電池モジュール１００を提供することができる。

［実施形態２］
次に、図１および図２ならびに図６から図８を援用し、図１０および図１１を参照して本発明の実施形態２に係る電池モジュール１００Ａについて説明する。図１０は、本発明の実施形態２に係る電池モジュール１００Ａの拡大断面図である。図１１は、図１０に示すバスバー２Ａの斜視図である。

本実施形態の電池モジュール１００Ａは、電池群１０の複数の単電池１を接続する単電池１間のバスバー２Ａがヒューズ部２ａを有している点で、前述の実施形態１の電池モジュール１００と異なっている。本実施形態の電池モジュール１００Ａのその他の点は、前述の実施形態１の電池モジュール１００と同様であるので、同様の部分には同一の符号を付して説明を省略する。

本実施形態の電池モジュール１００Ａにおいて、単電池１間の複数のバスバー２Ａの少なくとも一つは、ヒューズ部２ａを有している。そして、電池モジュール１００Ａは、ヒューズ部２ａの下方に、溶融したヒューズ部２ａを落下させるための空隙Ｓを有している。この空隙Ｓは、一対の単電池１の一対のセル端子１ｐ，１ｎおよび電池容器１ａと、筐体２０のセルホルダ２１によって画定されている。また、バスバー２は、平板状の一対の接続部２ｃと、この一対の接続部２ｃの間で接続部２ｃに交差する方向に屈曲された屈曲部２ｄと、を有している。

また、バスバー２のヒューズ部２ａは、バスバー２に長孔２ｂを形成することによって、屈曲部２ｄと接続部２ｃに跨るように設けられている。なお、本実施形態の電池モジュール１００Ａにおいても、図６および図７に示すクラッド材によってバスバー２Ａを構成してもよいし、図８に示す薄肉部２ｈや図９に示すくびれ部２ｊによって、ヒューズ部２ａを屈曲部２ｄに形成してもよい。

本実施形態の電池モジュール１００Ａによれば、前述の実施形態１の電池モジュール１００と同様の効果を得ることができる。なお、電池モジュール１００Ａは、電池群１０の複数の単電池１を接続するバスバー２Ａと、電池群１０をモジュール端子１０１Ｐ，１０１Ｎに接続するバスバー２Ｂの双方にヒューズ部２ａを有してもよい。

［実施形態３］
次に、図１および図２を援用し、図１２ないし図１４を参照して本発明の実施形態３に係る電池モジュール１００Ｂについて説明する。図１２は、本発明の実施形態３に係る電池モジュール１００Ｂの拡大斜視図である。図１３は、図１２に示すXIII－XIII線に沿う拡大断面図である。図１４は、図１２に示すモジュール端子１０１Ｎに接続されたバスバー２Ｂの斜視図である。なお、図１２では、モジュールカバー２５の一部である端子カバーを切除した状態を示している。

本実施形態の電池モジュール１００Ｂにおいて、ヒューズ部２ａは、電池群１０を負極のモジュール端子１０１Ｎに接続するバスバー２Ｂに設けられている。バスバー２Ｂのヒューズ部２ａは、単電池１の負極のセル端子１ｎと負極のモジュール端子１０１Ｎとを接続するバスバー２Ｂの電流経路において通電面積が最小となる部位である。本実施形態の電池モジュール１００Ｂは、バスバー２Ｂのヒューズ部２ａの下方に、溶融したヒューズ部２ａを落下させるための空隙Ｓを有している。

バスバー２は、平板状の一対の接続部２ｃと、この一対の接続部２ｃの間で接続部２ｃに交差する方向に屈曲された屈曲部２ｄと、を有している。より詳細には、屈曲部２ｄは、第１屈曲部２ｄ１と、第２屈曲部２ｄ２と、これらを接続するヒューズ部２ａとを有している。

第１屈曲部２ｄ１は、バスバー２Ｂにおいて単電池１の高さ方向（ｚ軸方向）の上方側に配置されて負極のモジュール端子１０１Ｎに接続される接続部２ｃの一側に接続されている。第１屈曲部２ｄ１は、接続部２ｃの単電池１の幅方向外側（図１２および図１４に示すｙ軸負方向側）の一側において、単電池１の高さ方向（ｚ軸方向）の下方へ向けて、接続部２ｃに対しておおむね直角にＬ字状に屈曲されている。

第１屈曲部２ｄ１は、さらに、接続部２ｃの一側から単電池１の高さ方向（ｚ軸方向）の下方へ向けて延び、単電池１の幅方向外側へ向けておおむね直角にＬ字状に屈曲されている。第１屈曲部２ｄ１は、さらに、単電池１の幅方向外側へ向けて延びる部分がその上に折り重なるように１８０°反対方向に向けてＵ字状に折り返された折り返し部２ｈを有している。第１屈曲部２ｄ１は、さらに、折り返し部２ｈから単電池１の幅方向内側（図１２および図１４に示すｙ軸正方向側）へ向けて延びるブリッジ部２ｇを有している。第１屈曲部２ｄ１は、この単電池１の幅方向内側へ向けて折り返されたブリッジ部２ｇが、ヒューズ部２ａを介して第２屈曲部２ｄ２のブリッジ部２ｇに接続されている。

第２屈曲部２ｄ２は、バスバー２Ｂにおいて単電池１の高さ方向（ｚ軸方向）の下方側に配置されて単電池１のセル端子１ｎに接続される接続部２ｃの一側に接続されている。第２屈曲部２ｄ２は、接続部２ｃの単電池１の幅方向外側（図１２および図１４に示すｙ軸負方向側）の一側に接続され、接続部２ｃの一側から単電池１の幅方向外側へ向けて延びている。

第２屈曲部２ｄ２は、さらに、単電池１の幅方向外側へ向けて延びる部分がその上に折り重なるように１８０°反対方向に向けてＵ字状に折り返された折り返し部２ｈを有している。第２屈曲部２ｄ２は、さらに、折り返し部２ｈから単電池１の幅方向内側（図１２および図１４に示すｙ軸正方向側）へ向けて延びるブリッジ部２ｇを有している。第２屈曲部２ｄ２は、この単電池１の幅方向内側へ向けて折り返されたブリッジ部２ｇが、ヒューズ部２ａを介して第１屈曲部２ｄ１のブリッジ部２ｇに接続されている。

第１屈曲部２ｄ１のブリッジ部２ｇと第２屈曲部２ｄ２のブリッジ部２ｇとを接続するヒューズ部２ａにおける通電面積は、第１屈曲部２ｄ１における通電面積および第２屈曲部２ｄ２における通電面積よりも小さくなっている。

バスバー２Ｂは、たとえば、二つの接続部２ｃと、第１屈曲部２ｄ１の一部と、第２屈曲部２ｄ２の一部が銅製の銅部分２ｅである。より具体的には、銅部分２ｅは、負極のモジュール端子１０１Ｎに接続される接続部２ｃと、単電池１のセル端子１ｎに接続される接続部２ｃとを含む。また、銅部分２ｅは、第１屈曲部２ｄ１のうち、接続部２ｃの一側で９０°屈曲されて単電池１の高さ方向（ｚ軸方向）の下方へ向けて延び、再び９０°屈曲されて単電池１の幅方向外側へ向けて延び、さらに１８０°反対方向に向けて屈曲された部分を含む。また、銅部分２ｅは、第２屈曲部２ｄ２のうち、接続部２ｃの一側から単電池１の幅方向外側へ向けて延び、１８０°反対方向に向けて屈曲された部分を含む。

また、バスバー２Ｂは、たとえば、第１屈曲部２ｄ１の残部と、ヒューズ部２ａと、第２屈曲部２ｄ２の残部が、アルミニウム製のアルミニウム部分２ｆである。より具体的には、アルミニウム部分２ｆは、第１屈曲部２ｄ１のうち１８０°屈曲された部分から単電池１の幅方向内側へ向けて延びる平板状の部分と、第２屈曲部２ｄ２のうち１８０°屈曲された部分から単電池１の幅方向内側へ向けて延びる部分と、これらの部分の間のヒューズ部２ａと、を含む。銅部分２ｅとアルミニウム部分２ｆとは、たとえばクラッド接合により接合されている。

なお、バスバー２Ｂは、たとえば、二つの接続部２ｃと、第１屈曲部２ｄ１の一部が、銅製の銅部分２ｅであってもよい。より具体的には、銅部分２ｅは、二つの接続部２ｃと、負極のモジュール端子１０１Ｎに接続される接続部２ｃの一側から単電池１の高さ方向（ｚ軸方向）の下方側に延びて単電池１の幅方向外側へ向けて曲折された第１屈曲部２ｄ１の一部を含んでもよい。

また、バスバー２Ｂは、たとえば、第１屈曲部２ｄ１の残部と、ヒューズ部２ａと、第２屈曲部２ｄ２の全体が、アルミニウム製のアルミニウム部分２ｆであってもよい。より具体的には、アルミニウム部分２ｆは、第１屈曲部２ｄ１のうち単電池１の幅方向外側へ向けて延び１８０°反対方向に向けて屈曲され単電池１の幅方向内側へ向けて延びている
部分と、ヒューズ部２ａと、第２屈曲部２ｄ２とを含んでもよい。

なお、本実施形態では、インシュレーションカバー２４のバスバー収納スペースの関係で折り返し部２ｈを設けているが、バスバー収納スペースが大きくとれる場合には、折り返し部２ｈは省略してもよい。また、負極のモジュール端子１０１Ｎと負極のセル端子１ｎとの高さ位置が同じになるように設計されている場合には、屈曲部２ｄも省略でき、一対の接続部２ｃとブリッジ部２ｇでバスバー２Ｂを構成できる。

以上説明した本実施形態によれば、ヒューズ部２ａの位置を、第１実施形態よりもセル端子１ｎから遠い位置に配置することができる。したがって、バスバー２Ｂのヒューズ部２ａが溶断されるときに、溶融した金属によって新たな電流経路が形成されることをより確実に防止し、安全性をさらに向上させることができる。

以上、図面を用いて本発明の実施の形態を詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における設計変更等があっても、それらは本発明に含まれるものである。

１ 単電池
１ｐ セル端子
１ｎ セル端子
２ バスバー
２Ａ バスバー
２Ｂ バスバー
２ａ ヒューズ部
２ｃ 接続部
２ｄ 屈曲部
２ｅ 銅部分
２ｆ アルミニウム部分
１０ 電池群
１００ 電池モジュール
２０ 筐体
２０ａ 支持面
１０１Ｐ モジュール端子
１０１Ｎ モジュール端子
Ｓ 空隙

Claims (9)

1. モジュール端子と、複数の単電池を含む電池群と、該電池群の前記複数の単電池を接続するとともに該電池群を前記モジュール端子に接続する複数のバスバーとを備えた電池モジュールであって、
   前記バスバーは、平板状の一対の接続部と、該一対の接続部の間で該接続部に交差する方向に屈曲された屈曲部と、を有し、
   前記複数のバスバーの少なくとも一つは、前記接続部に設けられたヒューズ部を有し、
   前記ヒューズ部の下方に、溶融した前記ヒューズ部を落下させるための空隙を有することを特徴とする電池モジュール。
2. 前記複数の単電池を保持する筐体を備え、
   前記空隙は、前記単電池と前記筐体によって画定されていることを特徴とする請求項１に記載の電池モジュール。
3. モジュール端子と、複数の単電池を含む電池群と、該電池群の前記複数の単電池を接続するとともに該電池群を前記モジュール端子に接続する複数のバスバーと、前記複数の単電池を保持する筐体と、を備えた電池モジュールであって、
   前記バスバーは、平板状の一対の接続部と、該一対の接続部の間で該接続部に交差する方向に屈曲された屈曲部と、を有し、
   前記複数のバスバーの少なくとも一つは、前記屈曲部に設けられたヒューズ部を有し、
   前記ヒューズ部の下方に、前記単電池と前記筐体によって画定され、溶融した前記ヒューズ部を落下させるための空隙を有し、
   前記屈曲部は、一方の前記接続部の一側と他方の接続部の一側から、それぞれ、前記単電池の高さ方向の下方へ向けて延びて前記単電池の幅方向の外側へ向けて屈曲された第１屈曲部と第２屈曲部を有し、
   前記第１屈曲部と前記第２屈曲部は、それぞれ、前記単電池の幅方向の外側へ向けて延びる部分が前記単電池の高さ方向の上方側に反対方向へ向けて折り返された折返し部と、該折返し部から前記単電池の幅方向の内側へ向けて延びるブリッジ部とを有し、
   前記第１屈曲部の前記ブリッジ部と前記第２屈曲部の前記ブリッジ部は、前記ヒューズ部を介して接続されていることを特徴とする電池モジュール。
4. 前記筐体は、外部機構に支持される支持面を有し、
   前記接続部は、前記支持面に平行であることを特徴とする請求項２または請求項３に記載の電池モジュール。
5. 前記単電池は、前記支持面に垂直な方向に突出したセル端子を備え、
   前記バスバーの前記接続部は、前記支持面に平行な前記セル端子の先端面に接続され、
   前記空隙は、前記単電池に対向する前記バスバーの下面に臨み、前記支持面に垂直な方向において前記セル端子の高さ以上の深さを有していることを特徴とする請求項４に記載の電池モジュール。
6. モジュール端子と、複数の単電池を含む電池群と、該電池群の前記複数の単電池を接続するとともに該電池群を前記モジュール端子に接続する複数のバスバーとを備えた電池モジュールであって、
   前記バスバーは、銅製の銅部分とアルミニウム製のアルミニウム部分とが接合されたクラッド材からなり、
   前記複数のバスバーの少なくとも一つは、前記アルミニウム部分に設けられたヒューズ部を有し、
   前記ヒューズ部の下方に、溶融した前記ヒューズ部を落下させるための空隙を有することを特徴とする電池モジュール。
7. モジュール端子と、複数の単電池を含む電池群と、該電池群の前記複数の単電池を接続するとともに該電池群を前記モジュール端子に接続する複数のバスバーとを備えた電池モジュールであって、
   前記バスバーは、平板状の一対の接続部と、該一対の接続部の間で該接続部に交差する方向に屈曲された屈曲部と、を有し、
   前記複数のバスバーの少なくとも一つは、前記屈曲部と前記接続部に跨って設けられたヒューズ部を有し、
   前記ヒューズ部の下方に、溶融した前記ヒューズ部を落下させるための空隙を有することを特徴とする電池モジュール。
8. 前記ヒューズ部は、前記バスバーの電流経路における体積が最小の部分であることを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の電池モジュール。
9. 前記電池群は、扁平角形の前記単電池を厚さ方向に積層させて構成され、
   前記モジュール端子は、前記単電池の積層方向において前記電池群の両側に配置されていることを特徴とする請求項１から請求項８のいずれか一項に記載の電池モジュール。

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