JP7064619B2 - 電池モジュール - Google Patents

Description

本開示は、複数の単電池を備えた電池モジュールに関する。

従来から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１を参照）。特許文献１に記載された蓄電装置は、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。前記第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。前記第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。前記第３バスバー部は、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。

さらに、前記第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い（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、ヒューズに近い第１部分については放熱量が小さく、ヒューズから遠い第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）。

この従来の蓄電装置は、正極側に配置される平板部に複数の開口が形成されている。この平板部のうち、開口を形成している内周縁部分にＬ字状に延びる正極タブが設けられ、この正極タブの先端にヒューズが設けられている。さらに、ヒューズの先端に接続部が設けられ、接続部が溶接などによって単電池の正極に接続されている。ヒューズは、所定値以上の過電流が流れることによって溶断する（同文献、第００２２段落－第００２３段落および図３等を参照）。

特開２０１６－６６４５５号公報

上記従来の蓄電装置において、ヒューズは、単電池を収容する樹脂製のケースに臨む位置に露出した状態で配置されている。そのため、ヒューズの溶断時に溶融した金属が飛散して樹脂製のケースに付着するなど、蓄電装置の安全性が低下するおそれがある。

本開示は、従来よりも安全性を向上させることが可能な電池モジュールを提供する。

本開示の一態様は、複数の単電池と、該単電池の外部端子に接続されたバスバーと、を備え、前記バスバーは、一対の端子部と、該一対の端子部を接続する通電部と、前記通電部に設けられたヒューズ部と、を有し、前記通電部は、前記ヒューズ部を囲んでいることを特徴とする電池モジュールである。

本開示の上記一態様によれば、バスバーの一対の端子部の間を流れる電流の経路である通電部の一部によって、その通電部に設けられたヒューズ部を囲むことで、ヒューズ部の溶断時に溶融した金属が飛散するのを抑制できる。したがって、従来よりも安全性を向上させることが可能な電池モジュールを提供することができる。

本開示の一実施形態に係る電池モジュールの斜視図。 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に示すモジュール端子を構成するバスバーの斜視図。 図４に示すバスバーの平面展開図。 図４に示すバスバーの平面図。 図４に示すバスバーの正面図。 図６に示すVIII－VIII線に沿うバスバーの断面図。 図７に示すIX－IX線に沿うバスバーの断面図。 図４のバスバーの変形例を示す斜視図。 図１０に示すバスバーの図８に相当する断面図。

以下、図面を参照して本開示に係る電池モジュールの実施形態を説明する。以下では、図面に表示されたＸ、Ｙ、Ｚ軸の直交座標系を用いて、電池モジュールの各部を説明する場合がある。なお、以下の説明における上下、左右、縦横、前後などの方向は、図面に表示された各部を説明するための便宜的な方向であって、電池モジュールの姿勢や各部の配置を限定するものではない。

図１は、本開示の一実施形態に係る電池モジュール１００の外観を示す斜視図である。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。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。なお、図３では、図１に示す電池モジュール１００の筐体２０の一部を構成するモジュールカバー２５を切断した状態を示している。

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、次の構成を主な特徴としている。電池モジュール１００は、複数の単電池１と、単電池１の外部端子１ｐ，１ｎに接続されたバスバー１０と、を備えている。バスバー１０は、一対の端子部１１，１２と、その一対の端子部１１，１２を接続する通電部１３と、その通電部１３に設けられたヒューズ部１４と、を有している（図６、図８等を参照）。通電部１３は、ヒューズ部１４を囲んでいる。

以下、本実施形態の電池モジュール１００の各部を詳細に説明する。電池モジュール１００は、複数の単電池１と、その複数の単電池１を収容する筐体２０とを備えている。複数の単電池１は、たとえば扁平角形の形状を有するリチウムイオン二次電池であり、厚さ方向に積層して配置されている。各図に示すＸＹＺ直交座標系は、単電池１の厚さ方向すなわち複数の単電池１の積層方向に平行なＸ軸と、単電池１の幅方向に平行なＹ軸と、単電池１の高さ方向に平行なＺ軸によって構成されている。

単電池１は、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外部端子１ｐ，１ｎとを備えている。外部端子１ｐ，１ｎは、電池容器１ａの上端面から高さ方向（Ｚ軸歩行）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。外部端子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。複数の単電池１は、隣り合う一方の単電池１の正極の外部端子１ｐと、他方の単電池１の負極の外部端子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。

筐体２０は、縦方向（Ｘ軸方向）の寸法が、横方向（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、複数の単電池１を厚さ方向に積層させて保持している。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の隣り合う単電池１の間に介在され、個々の単電池１を厚さ方向の両側から挟み込むように保持している。たとえば、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セルホルダ２１に、後述する端バスバー１０Ｅを固定するための固定部２１ａ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、一対のセルホルダ２１を介して、複数の単電池１の積層方向（Ｘ軸方向）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、単電池１と反対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は、単電池１に対向する面に、セルホルダ２１の固定部２１ａを係合させる凹部２２ｂを有している。

エンドプレート２２の固定部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。エンドプレート２２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。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。エンドプレート２２の凹部２２ｂは、セルホルダ２１の固定部２１ａを係合させ、セルホルダ２１の固定部２１ａを保持している。

一対のサイドプレート２３は、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の横方向（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、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、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に代表されるエンジニアリングプラスチックなど、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の外部端子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の外部端子１ｐ，１ｎの上端面を露出させる開口部と、隣り合う単電池１の外部端子１ｐ，１ｎの間および隣り合うバスバー１０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の外部端子１ｐ，１ｎおよびバスバー１０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、単電池１および電子回路基板などに接続される各種の電気配線が配置される。

バスバー１０は、複数の単電池１を接続するとともに、接続された複数の単電池１をモジュール端子１０１Ｐ，１０１Ｎに接続する導電性を有する金属製の板状の部材である。より具体的には、バスバー１０は、複数の単電池１を接続する複数の中継バスバー１０Ｊと、その複数の中継バスバー１０Ｊによって接続された複数の単電池１をモジュール端子１０１Ｐ，１０１Ｎに接続する一対の端バスバー１０Ｅとを含む。

中継バスバー１０Ｊは、一対の端子部１１，１２と、その一対の端子部１１，１２を接続する通電部１３とを有している。中継バスバー１０Ｊの一対の端子部１１，１２は、単電池１の外部端子１ｐ，１ｎの上端面におおむね平行な矩形の板状の部分である。中継バスバー１０Ｊの端子部１１，１２は、それぞれ、インシュレーションカバー２４の開口に露出した複数の単電池１の外部端子１ｐ，１ｎの上端面に、たとえば溶接によって接続されている。また、中継バスバー１０Ｊの一対の端子部１１，１２は、それぞれ、ボルトやリベットなどの締結部材によって単電池１の外部端子１ｐ，１ｎに接続されていてもよい。

中継バスバー１０Ｊの通電部１３は、一方の端子部１１から単電池１の高さ方向（Ｚ軸方向）へ屈曲されて単電池１から遠ざかるように上方へ延び、逆方向へ屈曲されて他方の端子部１２に接続されている。すなわち、中継バスバー１０Ｊの通電部１３は、単電池１の幅方向（Ｙ軸方向）から見た側面視でおおむねＵ字型に屈曲されている。複数の中継バスバー１０Ｊは、それぞれ、たとえば積層方向に隣り合う二つの単電池１のうち、一方の単電池１の正極の外部端子１ｐと、他方の単電池１の負極の外部端子１ｎとに接続され、複数の単電池１を直列に接続している。

端バスバー１０Ｅは、中継バスバー１０Ｊと同様に、一対の端子部１１，１２と、その一対の端子部１１，１２を接続する通電部１３とを有している。一対の端バスバー１０Ｅの一方の端子部１１は、単電池１の外部端子１ｐ，１ｎの上端面におおむね平行な矩形の板状の部分である。一対の端バスバー１０Ｅの他方の端子部１２は、一方の端子部１１よりも単電池１の高さ方向（Ｚ軸方向）に単電池１から離れた位置に、一方の端子部１１とおおむね平行に設けられた矩形の板状の部分である。

一対の端バスバー１０Ｅのうち、一方の端バスバー１０Ｅの一方の端子部１１は、複数の単電池１の積層方向の一端に配置された単電池１の正極の外部端子１ｐに接続されている。また、一対の端バスバー１０Ｅのうち、他方の端バスバー１０Ｅの一方の端子部１１は、複数の単電池１の積層方向の他端に配置された単電池１の負極の外部端子１ｎに接続されている。これら一対の端バスバー１０Ｅの一方の端子部１１は、それぞれ、単電池１の外部端子１ｐ，１ｎの上端面に、たとえば溶接によって接続されている。

一対の端バスバー１０Ｅのうち、単電池１の負極の外部端子１ｎに接続された端バスバー１０Ｅの通電部１３は、一方の端子部１１から単電池１の高さ方向（Ｚ軸方向）へ屈曲されて単電池１から遠ざかるように上方へ延び、他方の端子部１２に接続されている。また、一対の端バスバー１０Ｅのうち、単電池１の正極の外部端子１ｐに接続された端バスバー１０Ｅの通電部１３は、一方向（Ｘ軸方向）に延びる筒状に屈曲され、その内側に配置されたヒューズ部１４を囲んでいる（図６、図８等を参照）。本実施形態の電池モジュール１００の特徴部分であるヒューズ部１４を囲む通電部１３を備えた端バスバー１０Ｅの詳細については、図４から図９を参照して後述する。

また、一対の端バスバー１０Ｅの一方の端子部１２は、それぞれ、単電池１の積層方向の両端に配置されたセルホルダ２１の固定部２１ａに、たとえばボルトやナットなどの締結部材によって締結されて固定されている。セルホルダ２１の固定部２１ａは、一対のエンドプレート２２の凹部２２ｂに係合されて固定されている。これにより、一対の端バスバー１０Ｅの端子部１２が、セルホルダ２１の固定部２１ａを介して一対のエンドプレート２２に固定される。

このように、本実施形態の電池モジュール１００は、扁平角形の形状を有して厚さ方向に積層配置された複数の単電池１の積層方向の両端に配置された一対のエンドプレート２２を備えている。そして、端バスバー１０Ｅは、エンドプレート２２に固定されている。換言すると、一対の端バスバー１０Ｅの端子部１２は、それぞれ、電池モジュール１００の正極のモジュール端子１０１Ｐと負極のモジュール端子１０１Ｎに接続され、モジュール端子１０１Ｐ，１０１Ｎの一部を構成している。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の外部端子であり、たとえば配線を介して外部の電気機器に接続される。

すなわち、本実施形態の電池モジュール１００は、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、たとえば発電機やモータなどの外部の電気機器に接続される。電池モジュール１００は、モジュール端子１０１Ｐ，１０１Ｎを介して外部の電気機器から電力が供給されると、複数の単電池１が充電される。また、電池モジュール１００は、複数の中継バスバー１０Ｊ、一対の端バスバー１０Ｅ、および一対のモジュール端子１０１Ｐ，１０１Ｎを介して、充電された複数の単電池１から外部の電気機器へ電力を供給することができる。

以下、図４から図９を参照して、本実施形態の電池モジュール１００の特徴部分を詳細に説明する。図４は、図３に示すモジュール端子１０１Ｐを構成する端バスバー１０Ｅの斜視図である。図５は、図４に示す端バスバー１０Ｅの平面展開図である。図６は、図４に示す端バスバー１０Ｅの平面図である。図７は、図４に示す端バスバー１０Ｅの正面図である。図８は、図６に示すVIII－VIII線に沿う端バスバー１０Ｅの断面図である。図９は、図７に示すIX－IX線に沿う端バスバー１０Ｅの断面図である。

前述のように、本実施形態の電池モジュール１００は、複数の単電池１と、単電池１の外部端子１ｐ，１ｎに接続されたバスバー１０と、を備えている。バスバー１０は、一対の端子部１１，１２と、その一対の端子部１１，１２を接続する通電部１３と、その通電部１３に設けられたヒューズ部１４と、を有している。通電部１３は、ヒューズ部１４を囲んでいる。

なお、本実施形態の電池モジュール１００において、ヒューズ部１４は、複数のバスバー１０に含まれる一対の端バスバー１０Ｅのうち、一方の端バスバー１０Ｅのみに設けられている。より詳細には、本実施形態の電池モジュール１００は、前述のように、外部機器に接続される一対のモジュール端子１０１Ｐ，１０１Ｎを備えている。また、バスバー１０は、複数の単電池１を直列に接続する複数の中継バスバー１０Ｊと、その複数の中継バスバー１０Ｊによって直列に接続された複数の単電池１を一対のモジュール端子１０１Ｐ，１０１Ｎに接続する一対の端バスバー１０Ｅと、を備えている。そして、ヒューズ部１４は、端バスバー１０Ｅに設けられている。

すなわち、本実施形態の電池モジュール１００において、ヒューズ部１４は、一つの端バスバー１０Ｅを除く他のバスバー１０には、設けられていない。なお、ヒューズ部１４が設けられるバスバー１０は、端バスバー１０Ｅに限定されない。すなわち、ヒューズ部１４は、端バスバー１０Ｅに代えて、複数のバスバー１０に含まれる複数の中継バスバー１０Ｊの少なくとも一つに設けられていてもよい。

本実施形態の電池モジュール１００において、バスバー１０の一対の端子部１１，１２は、第１の方向（Ｘ軸方向）の一端と他端に設けられている。また、通電部１３は、図５に示すように平面に展開された状態で、第１の方向に直交する第２の方向（Ｙ軸方向）の一端が一対の端子部１１，１２に接続され、その第２の方向の他端にヒューズ部１４が設けられている。そして、ヒューズ部１４は、図４および図６から図９に示すように、第１の方向に延びる筒状に屈曲された通電部１３の内側に配置されている。ここで、第１の方向は、たとえば単電池１の積層方向すなわち単電池１の厚さ方向であり、第２の方向は、たとえば単電池１の幅方向である。

さらに、本実施形態の電池モジュール１００において、通電部１３は、第１の方向（Ｘ軸方向）に垂直な断面において、ヒューズ部１４の周りに一周以上にわたって渦巻状に巻回されている。より詳細には、通電部１３は、第２の方向（Ｙ軸方向）における端子部１１の一端から第２の方向に延び、第１の方向および第２の方向に直交する第３の方向（Ｚ軸方向）に単電池１とは反対へ向けて屈曲されている。ここで、第３の方向は、たとえば単電池１の高さ方向である。

端子部１１の一端から第２の方向（Ｙ軸方向）に延びて第３の方向（Ｚ軸方向）へ向けて屈曲された通電部１３は、さらに第１の方向（Ｘ軸方向）に平行な軸を中心とする円筒状に屈曲されている。円筒状に屈曲された通電部１３は、端子部１１に接続された通電部１３の一端に対して、第３の方向に間隔をあけて対向する位置まで延びている。通電部１３は、その位置からさらに第２の方向へ延びて、円筒状に屈曲された部分の内側に先端部が配置されている。この通電部１３の先端部にヒューズ部１４が設けられている。

また、通電部１３は、第２の方向（Ｙ軸方向）における端子部１２の一端から、第３の方向（Ｚ軸方向）に単電池１へ向けて延び、第２の方向へ単電池１の幅方向外側へ向けて延びている。さらに、通電部１３は、第３の方向（Ｚ軸方向）に単電池１とは反対へ向けて屈曲されている。通電部１３は、さらに第１の方向（Ｘ軸方向）に平行な軸を中心とする円筒状に屈曲され、通電部１３の第１の方向および第２の方向に平行な部分に対して、第３の方向に間隔をあけて対向する位置まで延びている。通電部１３は、その位置からさらに第２の方向へ延びて、円筒状に屈曲された部分の内側に先端部が配置されている。この通電部１３の先端部にヒューズ部１４が設けられている。

また、本実施形態の電池モジュール１００において、通電部１３は、平面に展開された状態で、一対の端子部１１，１２の間の第２の方向（Ｙ軸方向）における一端からヒューズ部１４まで延びるスリット１５を有している。これにより、通電部１３の第１の方向（Ｘ軸方向）に直交する断面における断面積は、ヒューズ部１４において最小になっている。

また、通電部１３が第１の方向（Ｘ軸方向）および第２の方向（Ｙ軸方向）に平行な平面（ＸＹ平面）に展開された状態で、スリット１５は、たとえば、第１の方向および第２の方向に交差する方向に直線的に延びている。なお、通電部１３が平面に展開された状態で、スリット１５は、第２の方向と第１の方向に交互に階段状に延びていてもよい。このような構成により、ヒューズ部１４は、第１の方向において、一対の端子部１１，１２のうちの一方の端子部１２側に偏在している。

また、本実施形態の電池モジュール１００において、端バスバー１０Ｅは、全体を同種の金属で形成することができる。また、通電部１３は、たとえば、ヒューズ部１４を含む第１部分１３ａと、その第１部分１３ａおよび一対の端子部１１，１２に接続された第２部分１３ｂとを有してもよい。この場合、第１部分１３ａの素材である第１の金属の融点は、第２部分１３ｂの素材である第２の金属の融点よりも低いことが好ましい。すなわち、本実施形態の電池モジュール１００において、端バスバー１０Ｅは、たとえば、アルミニウムと銅を素材とするクラッド材によって構成することができる。この場合、通電部１３の第１部分１３ａの素材をアルミニウムとし、通電部１３の第２部分１３ｂの素材を銅とすることができる。

以下、本実施形態の電池モジュール１００の作用を説明する。

本実施形態の電池モジュール１００は、前述のように、複数の中継バスバー１０Ｊ、一対の端バスバー１０Ｅ、および一対のモジュール端子１０１Ｐ，１０１Ｎを介して、充電された複数の単電池１から外部の電気機器へ電力を供給することができる。この状態で、何らかの異常により、たとえば複数の単電池１に外部短絡が発生すると、端バスバー１０Ｅのヒューズ部１４に異常な大電流が流れ、ヒューズ部１４が溶断する。これにより、異常な大電流の電流経路を遮断することができる。

さらに、本実施形態の電池モジュール１００は、前述のように、複数の単電池１と、単電池１の外部端子１ｐ，１ｎに接続されたバスバー１０と、を備えている。バスバー１０は、一対の端子部１１，１２と、その一対の端子部１１，１２を接続する通電部１３と、その通電部１３に設けられたヒューズ部１４と、を有している。通電部１３は、ヒューズ部１４を囲んでいる。

この構成により、ヒューズ部１４を囲む通電部１３によって、ヒューズ部１４の溶断時に溶融した金属が飛散するのを抑制できる。これにより、溶融した高温の金属が、セルホルダ２１、インシュレーションカバー２４、モジュールカバー２５等の樹脂製の部材に付着することが防止され、電池モジュール１００の安全性を向上させることができる。また、バスバー１０の一部であるヒューズ部１４を、バスバー１０の一部である通電部１３によって覆うことができるので、ヒューズ部１４を覆うための他の部材をバスバー１０に追加する必要がない。

また、本実施形態の電池モジュール１００において、一対の端子部１１，１２は、第１の方向（Ｘ軸方向）の一端と他端に設けられている。また、通電部１３は、平面に展開された状態で、第１の方向に直交する第２の方向（Ｙ軸方向）の一端が一対の端子部１１，１２に接続され、その第２の方向の他端にヒューズ部１４が設けられている。そして、ヒューズ部１４は、第１の方向に延びる筒状に屈曲された通電部１３の内側に配置されている。

この構成により、一対の端子部１１，１２を接続する筒状の通電部１３の内側にヒューズ部１４を配置して、通電部１３に設けられたヒューズ部１４の周囲を、通電部１３によって囲むことができる。より具体的には、通電部１３が平面に展開された状態で、通電部１３を、第２の方向（Ｙ軸方向）において、一対の端子部１１，１２とは反対の端部から一対の端子部１１，１２に向けて、第１の方向（Ｘ軸方向）に平行な軸を中心とする筒状に屈曲させる。

これにより、少なくとも第１の方向に直交する断面において、通電部１３に設けられたヒューズ部１４の周囲を通電部１３によって取り囲み、ヒューズ部１４を通電部１３によって覆うことができる。また、通電部１３を一対の端子部１１，１２が配置された単電池１の積層方向（Ｘ軸方向）に延びる筒状に屈曲させることで、単電池１の幅方向（Ｙ軸方向）における通電部１３の寸法を減少させ、電池モジュール１００を小型化することが可能になる。

さらに、本実施形態の電池モジュール１００において、通電部１３は、第１の方向（Ｘ軸方向）に垂直な断面において、ヒューズ部１４の周りに一周以上にわたって渦巻状に巻回されている。この構成により、少なくとも第１の方向に直交する断面において、ヒューズ部１４の周囲を３６０度以上の角度で隙間なく覆うことができる。

また、本実施形態の電池モジュール１００において、通電部１３は、平面に展開された状態で、一対の端子部１１，１２の間の第２の方向（Ｙ軸方向）における一端からヒューズ部１４まで延びるスリット１５を有している。この構成により、第１の方向（Ｘ軸方向）に直交する断面における通電部１３の断面積は、ヒューズ部１４において最小になる。そのため、一対の端子部１１，１２の間の電流経路である通電部１３に異常な大電流が流れたときに、ヒューズ部１４を選択的に溶断させて、その電流経路を遮断することができる。

また、本実施形態の電池モジュール１００は、通電部１３が第１の方向（Ｘ軸方向）および第２の方向（Ｙ軸方向）に平行な平面に展開された状態で、第１の方向および第２の方向に交差する方向にスリット１５が直線的に延びている。この構成により、ヒューズ部１４の溶断時に、第１の方向に直交する方向に飛散する溶融した金属を、スリット１５の内側の壁面によって受け止めることができる。これにより、ヒューズ部１４の溶断時に溶融した金属が、スリット１５を通過してヒューズ部１４を囲む筒状の通電部１３の外側に飛散することを、より確実に防止できる。

なお、本実施形態の電池モジュール１００は、前述のように通電部１３が平面に展開された状態で、スリット１５が第２の方向（Ｙ軸方向）と第１の方向（Ｘ軸方向）に交互に階段状に延びていてもよい。この構成によっても、ヒューズ部１４の溶断時に、第１の方向に直交する方向に飛散する溶融した金属を、スリット１５の内側の壁面によって受け止めることができる。したがって、溶融した金属がスリット１５を通過して筒状の通電部１３の外側に飛散することを、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、通電部１３は、前述のように、ヒューズ部１４を含む第１部分１３ａと、その第１部分１３ａおよび一対の端子部１１，１２に接続された第２部分１３ｂとを有してもよい。この場合、前述のように、第１部分１３ａの素材である第１の金属の融点を、第２部分１３ｂの素材である第２の金属の融点よりも低くすることが好ましい。

このような構成により、第１部分１３ａに含まれるヒューズ部１４の溶断時に溶融した金属が、通電部１３の第２部分１３ｂに付着しても、通電部１３の第２部分１３ｂが溶融したり変形したりすることを防止することができる。したがって、電池モジュール１００の安全性をより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、前述のように、外部機器に接続される一対のモジュール端子１０１Ｐ，１０１Ｎを備えている。また、バスバー１０は、複数の単電池１を直列に接続する複数の中継バスバー１０Ｊと、その複数の中継バスバー１０Ｊによって直列に接続された複数の単電池１を一対のモジュール端子１０１Ｐ，１０１Ｎに接続する一対の端バスバー１０Ｅと、を備えている。そして、ヒューズ部１４は、端バスバー１０Ｅに設けられている。

このように、直列に接続された複数の単電池１をモジュール端子１０１Ｐ，１０１Ｎに接続する端バスバー１０Ｅにヒューズ部１４を設けることで、異常時に高電圧かつ高電流値の電流が流れる電池モジュール１００の電流経路を、安全かつ確実に遮断することができる。また、複数の単電池１の積層方向の端部に配置される端バスバー１０Ｅにヒューズ部１４を設けることで、ヒューズ部１４を囲む通電部１３を配置するスペースを容易に確保することができる。したがって、電池モジュール１００の設計自由度を向上させることができる。

さらに、本実施形態の電池モジュール１００は、前述のように、扁平角形の形状を有して厚さ方向に積層配置された複数の単電池１の積層方向の両端に配置された一対のエンドプレート２２を備えている。そして、端バスバー１０Ｅは、エンドプレート２２に固定されている。この構成により、たとえばセルホルダ２１の固定部２１ａを介して、端バスバー１０Ｅをエンドプレート２２に固定して、一対の端バスバー１０Ｅによってモジュール端子１０１Ｐ，１０１Ｎを構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、従来よりも安全性を向上させることが可能な電池モジュール１００を提供することができる。

なお、本開示の電池モジュールは、本実施形態に係る電池モジュール１００の構成に限定されない。たとえば、本実施形態に係る電池モジュール１００は、複数のバスバー１０に含まれる一対の端バスバー１０Ｅのうち、一方の端バスバー１０Ｅだけが、ヒューズ部１４を有している。しかし、本開示に係る電池モジュールにおいて、ヒューズ部１４を有するバスバー１０は、端バスバー１０Ｅに限定されない。すなわち、端バスバー１０Ｅに代えて、少なくとも一つの中継バスバー１０Ｊに、通電部１３によって囲まれたヒューズ部１４が設けられていてもよい。

以下、図１から図３および図５を援用し、図１０および図１１を参照して、前述の実施形態に係る電池モジュール１００の変形例を説明する。図１０は、図４の端バスバー１０Ｅの変形例を示す斜視図である。図１１は、電池モジュール１００の変形例に係る図１０に示す端バスバー１０Ｅの図８に相当する断面図である。

図５、図１０および図１１に示す本変形例の電池モジュールにおいて、通電部１３は、複数の個所でおおむね９０度の角度で屈曲されることで、矩形筒状の形状を有している。また、通電部１３は、ヒューズ部１４の周囲に、渦巻状に一周以上にわたって巻回されている。このような構成を備えた本変形例の電池モジュールによっても、前述の実施形態に係る電池モジュール１００と同様の効果を得ることができる。

また、本変形例に係る電池モジュールにおいて、通電部１３は、第１の方向（Ｘ軸方向）の両端部の開口を塞ぐ閉鎖部を有していてもよい。たとえば、図５に示すように、閉鎖部１６は、通電部１３を平面に展開した状態で、第１の方向における通電部１３の両端部に舌片状またはタブ状の凸部として形成することができる。

この閉鎖部１６の平面形状は、たとえば、筒状に屈曲された通電部１３の第１の方向に直交する断面形状に対応した形状に形成することができる。すなわち、筒状に屈曲された通電部１３の断面形状がおおむね矩形であれば、閉鎖部１６の平面形状をおおむね矩形にすることができる。また、筒状に屈曲された通電部１３の断面形状がおおむね円形であれば、閉鎖部１６の平面形状をおおむね円形にすることができる。

閉鎖部１６は、たとえば、平面に展開された状態の通電部１３を筒状に屈曲させた後に、第１の方向（Ｘ軸方向）および第２の方向（Ｙ軸方向）に直交する第３の方向（Ｚ軸方向）に向けて屈曲させる。これにより、閉鎖部１６は、第１の方向におおむね直交し、第２の方向および第３の方向におおむね平行になり、第１の方向に延びる筒状の通電部１３の両端の開口に対向してその開口を閉鎖する。

これにより、ヒューズ部１４の溶断時に、筒状の通電部１３の両端の開口部の方向へ飛散する溶融した金属を、閉鎖部１６によって受け止めることができる。したがって、ヒューズ部１４の溶断時に、溶融した金属が筒状の通電部１３の両端部の開口から外部へ飛散することを、より確実に防止することができ、電池モジュールの安全性をさらに向上させることができる。

以上、図面を用いて本開示に係る電池モジュールの実施形態とその変形例を詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態およびその変形例に限定されるものではなく、本開示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、それらは本開示に含まれるものである。

１ 単電池
１ｐ 外部端子
１ｎ 外部端子
１０ バスバー
１０Ｅ 端バスバー
１０Ｊ 中継バスバー
１１ 端子部
１２ 端子部
１３ 通電部
１３ａ 第１部分
１３ｂ 第２部分
１４ ヒューズ部
１５ スリット
１６ 閉鎖部
２２ エンドプレート
１００ 電池モジュール
１０１Ｐ モジュール端子
１０１Ｎ モジュール端子

Claims (10)

1. 複数の単電池と、該単電池の外部端子に接続されたバスバーと、を備え、
   前記バスバーは、一対の端子部と、該一対の端子部を接続する通電部と、前記通電部に設けられたヒューズ部と、を有し、
   前記通電部は、前記ヒューズ部を囲んでいることを特徴とする電池モジュール。
2. 前記一対の端子部は、第１の方向の一端と他端に設けられ、
   前記通電部は、平面に展開された状態で、前記第１の方向に直交する第２の方向の一端が前記一対の端子部に接続され、前記第２の方向の他端に前記ヒューズ部が設けられ、
   前記ヒューズ部は、前記第１の方向に延びる筒状に屈曲された前記通電部の内側に配置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. 前記通電部は、前記第１の方向に垂直な断面において、前記ヒューズ部の周りに一周以上にわたって渦巻状に巻回されていることを特徴とする請求項２に記載の電池モジュール。
4. 前記通電部は、平面に展開された状態で、前記一対の端子部の間の前記一端から前記ヒューズ部まで延びるスリットを有することを特徴とする請求項２に記載の電池モジュール。
5. 前記通電部が平面に展開された状態で、前記スリットは、前記第１の方向および前記第２の方向に交差する方向に直線的に延び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. 前記通電部が平面に展開された状態で、前記スリットは、前記第２の方向と前記第１の方向に交互に階段状に延び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。
7. 前記通電部は、前記ヒューズ部を含む第１部分と、該第１部分および前記一対の端子部に接続された第２部分とを有し、
   前記第１部分の素材である第１の金属の融点は、前記第２部分の素材である第２の金属の融点よりも低いことを特徴とする請求項２に記載の電池モジュール。
8. 前記通電部は、前記第１の方向の両端部の開口を塞ぐ閉鎖部を有していることを特徴とする請求項２に記載の電池モジュール。
9. 外部機器に接続される一対のモジュール端子を備え、
   前記バスバーは、複数の前記単電池を直列に接続する複数の中継バスバーと、複数の前記中継バスバーによって直列に接続された複数の前記単電池を前記一対のモジュール端子に接続する一対の端バスバーと、を備え、
   前記ヒューズ部は、前記端バスバーに設けら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。
10. 扁平角形の形状を有して厚さ方向に積層配置された複数の前記単電池の積層方向の両端に配置された一対のエンドプレートを備え、
    前記端バスバーは、前記エンドプレートに固定されることを特徴とする請求項９に記載の電池モジュール。

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