JPWO2017047258A1

JPWO2017047258A1 - 組電池

Info

Publication number: JPWO2017047258A1
Application number: JP2017539757A
Authority: JP
Inventors: 金澤　義一; 義一金澤; 弘志岩田
Original assignee: Hitachi Automotive Systems Ltd
Current assignee: Hitachi Astemo Ltd
Priority date: 2015-09-14
Filing date: 2016-08-02
Publication date: 2018-04-05
Also published as: WO2017047258A1

Abstract

小型の組電池を提供することを目的として、本発明の組電池１は、蓋４と容器５が互いに異なる極を構成する複数の単電池３が平行に配列されて、蓋４の位置が複数の単電池３の列方向に交差する方向の一方側と他方側に交互に反転して並べられており、複数の単電池３がバスバー６で直列に接続されている。そして、複数の単電池３のそれぞれの電圧を検出する電圧検出線９と、電圧検出線９が接続される配線部２とを有しており、配線部２が、複数の単電池３の列方向に交差する方向の一方側と他方側のいずれか一方にのみ配置されていることを特徴とする。

Description

本発明は、複数の電池セルを有する組電池に関する。

特許文献１には、電気自動車、ハイブリッド自動車等に動力源として搭載されるリチウムイオンバッテリ装置が示されている。リチウムイオンバッテリ装置は、複数のリチウムイオン二次電池セルを格納する電池モジュール（組電池）を有している。リチウムイオン二次電池セルが円筒形の電池セルからなる電池モジュールでは、各電池セルは、互いに平行に並ぶように配列されて、隣接するセル同士では極性がそれぞれ反転するように配置されている。そして、電池モジュールの両側面には、電池セルを固定する側板（１３０）がそれぞれ設けられている。そして、各側板にそれぞれ電圧検出線（８００）が具備され、電池セルの電圧を検出する構成を有している。この様な側板構造は、電池モジュールの両側面に存在している。

特開２０１１−２１６４０１号公報

例えば自動車などの車両に搭載される蓄電装置は、車両の限られた領域に格納するために小型化が要求されている。上記の特許文献１に示す構造では、モジュールの両側面に電圧検出のための部品をそれぞれ取り付けているので、その部分にある程度の容積を必要とし、小型化を阻害している。

本発明は、上記の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、より小型の組電池を提供することである。

上記課題を解決する本発明の組電池は、蓋と容器が互いに異なる極を構成する複数の単電池が平行に配列されて前記蓋の位置が列幅方向一方側と他方側に交互に反転して並べられており、前記複数の単電池がバスバーで直列に接続されている組電池であって、前記複数の単電池の少なくとも一つの電圧を検出する電圧検出線と、該電圧検出線が接続される配線部と、を有し、該配線部が、前記複数の単電池の列幅方向一方側と他方側のいずれか一方にのみ配置されていることを特徴とする。

本発明によれば、組電池の小型化が図れる。なお、上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。

本発明に係る組電池の実施例の外観斜視図。図１に示された組電池の内部斜視図。図１に示された組電池の内部斜視図。図１に示された組電池の平面図。電圧検出線の接続状態を説明する図。電圧検出線の容器への接続方法の一例を示す図。電圧検出線の容器への接続方法の一例を示す図。電圧検出線の容器への接続方法の一例を示す図。蓄電装置の斜視図。

次に、本発明による組電池の実施の形態について図面を参照しつつ説明する。本実施の形態に係る組電池は、電動車両、たとえば電気自動車の電動機駆動システムにおける車載電源装置に適用されるものである。この電気自動車の概念には、内燃機関であるエンジンと電動機とを車両の駆動源として備えたハイブリッド電気自動車、および電動機を車両の唯一の駆動源とする純正電気自動車等が含まれる。

図１は、本発明に係る組電池の実施例の外観斜視図であり、図２および図３は、図１に図示された組電池の内部斜視図である。

組電池１は、蓋４と容器５が互いに異なる極を構成する複数の単電池３が平行に配列されて蓋４の位置が複数の単電池３の配列方向に交差する方向の一方側と他方側に交互に反転して並べられており、複数の単電池３がバスバー６で直列に接続された構成を有している。本実施例では、蓋４が上下に交互に反転して並べられており、単電池３の蓋４と、隣接する単電池３の容器５との間がバスバー６によって接続されている。

組電池１は、例えばリチウムイオンバッテリモジュールであり、複数の単電池３を格納している。複数の単電池３は、合成樹脂製あるいはラミネートパックからなるモジュールケース１３に格納されている。各単電池３は、円筒形のリチウムイオン二次電池であり、単電池３の蓋４が一方の極である正極を構成し、単電池３の容器５が他方の極である負極を構成している。各単電池３は、長手方向が垂直に配置されるように、軸方向が上下になる姿勢状態でモジュールケース１３に格納されている。複数の単電池３は、バスバー６により直列に接続されている。そして、図２に示すように、配線部２が、モジュールケース１３の上部に配置されている。

図４は、図１に示された組電池の平面図である。
配線部２は、複数の単電池３の列方向に交差する方向の一方側と他方側のいずれか一方にのみ配置されており、本実施例では、モジュールケース１３の上側に配置されている。配線部２には、複数の単電池３のそれぞれの電圧を検出する電圧検出線９が接続されている。電圧検出線９は、バスバー接続端子７および容器接続端子８により、単電池３の正極と負極に電気的に接続されている。

電圧検出線９は、正極に電気的に接続される第一の電圧検出線９Ａと、負極に電気的に接続される第二の電圧検出線９Ｂを有している。第一の電圧検出線９Ａと第二の電圧検出線９Ｂは、配線部２が配置されている側、すなわち配線部２側に導出されている。第一の電圧検出線９Ａは、バスバー６のうち、第一の単電池３Ａの蓋４と第二の単電池３Ｂの容器５との間を接続するバスバー６に接続されている。第一の電圧検出線９Ａは、バスバー６の代わりに、第一の単電池３Ａの蓋４に接続されていてもよい。第二の電圧検出線９Ｂは、第一の単電池３Ａの容器５に接続されている。

配線部２は、コネクタ１０を有している。コネクタ１０は、不図示のワイヤハーネスが接続されて制御回路に接続される。組電池１に格納された複数の単電池３は、バスバー６により電気的に直列接続されており、モジュール正極端子１１およびモジュール負極端子１２により、図示していない他の組電池やリレー回路等にワイヤハーネス等を介して接続される。配線部２は、ワイヤを樹脂ケース等に格納した部品や、配線基板等により構成されている。

電圧検出線９は、単電池３の両端の電圧の測定およびセル電圧の調整の為に使用される。本発明によれば、電圧検出用の配線部２を組電池１の上側のみに設けることにより、従来のように組電池の両側に設けていたものよりも、小型化が可能である。具体的には、配線部２は、１０〜２０ｍｍの厚みが必要であり、従来は両側で２０〜４０ｍｍの幅を必要としていたが、本発明により片側のみの１０〜２０ｍｍの厚みに抑えることができる。

図５は、電圧検出線の接続状態を説明する図である。
複数の単電池３は、蓋４が容器５の上側に位置する姿勢状態の第一の単電池３Ａと、第一の単電池３Ａに隣接して蓋４が容器５の下側に位置する姿勢状態の第二の単電池３Ｂとを有している。図中で中央の単電池３は、蓋４が上側に配置された第一の単電池３Ａであり、図中で右側に隣接する第二の単電池３Ｂに、上側のバスバー６で接続されている。また、図中で左側に隣接する第二の単電池３Ｂも、第一の単電池３Ａと下側のバスバー６で電気的に接続されている。

第一の電圧検出線９Ａのバスバー接続端子（第一の端子）７は、図中で中央の単電池３（第一の単電池３Ａ）と、図中で右側に隣接する第二の単電池３Ｂとの間を接続する上側のバスバー６に接続され、第二の電圧検出線９Ｂの容器接続端子（第二の端子）８は、図中で中央の単電池３（第一の単電池３Ａ）の容器５に接続されている。

このように、単電池３の容器５が負極であることを利用して、正極近傍の負極に電圧検出配線９を接続することで、配線部２を組電池１の片側のみに配置することができる。正極である蓋４への電圧検出線９の接続は、電圧検出線９の先端にネジ止め用のカシメ端子を接続し、バスバー６に設けたネジ穴にネジ止めする。あるいは、溶接接続しても良いし、一般的なワイヤと端子の接続方法を用いて接続しても良い。

図６は、電圧検出線の容器への接続方法の一例を示す図であり、図５に示した構造において、電圧検出線９の負極への接続方法を具体的に示す他の実施例である。本実施例では、溶接により容器接続端子（第二の端子）２０を負極である容器５に接続している。容器接続端子２０は、単電池３の容器５に対して溶接等により機械的に電気的に接続される。溶接は一般に確立された技術であり、低コストで容器５からの電圧検出線９Ｂの引出しが可能となる。

図７は、電圧検出線の容器への接続方法の一例を示す図であり、図５に示した構造において、電圧検出線９を容器５に接続する方法を具体的に示す他の実施例である。本実施例では、単電池３の容器５とその容器５を覆う絶縁シート２１との間に電圧検出線９の容器接続端子２０を挟み込むことにより、容器５に対して容器接続端子２０を電気的に接続している。

絶縁シート２１には熱収縮材料を用いており、絶縁シート２１を熱収縮させて単電池３の容器５に密着させる際に、同時に容器接続端子２０も密着させている。一般に、単電池３には絶縁シート２１を取り付ける場合が多いが、本実施例では、絶縁シート２１の取付工程で電圧検出線９の接続を同時に行うことができるため、製造コストを増やすことなく、本発明を実施できる。

図８は、電圧検出線の容器への接続方法の一例を示す図であり、図５に示した構造において、電圧検出線９を容器５に接続する他の実施例である。組電池１は、複数の単電池３を格納して個々に保持するモジュールケース４０を有している。モジュールケース４０には、単電池３を挿入して保持可能な保持穴が設けられており、その保持穴に容器接続端子２０が予め取り付けられている。したがって、モジュールケース４０の保持穴に単電池３を挿入することによって、容器５とモジュールケース４０との間に容器接続端子２０を挟持でき、負極５に電気的に接続できる。本発明によれば、モジュールケース４０の保持穴に単電池３を挿入する製造工程で、同時に容器接続端子２０への接続が可能となるため、接続作業の工程を別途設ける必要がなく、工数を削減でき、経済的である。

図９は蓄電装置の斜視図である。蓄電装置５１は、複数の組電池１を筺体５０に格納している。各組電池１は、配線部２が全て上に配置されており、左右には存在しない。したがって、各組電池１の互いの配置間隔を狭めることができ、蓄電装置５１全体の小型化を図ることができる。また、副次的な効果として、蓄電装置５１が搭載された車両が衝突した場合、装置の前後左右に配線部２が配置されていないので、蓄電装置５１が圧壊されても、配線部２が組電池１と接触して短絡するのを防ぐことができる。したがって、強固な筐体５０を用意して保護する必要が無く、経済的に有利な方法で安全性を確保することができる。

以上、本発明の実施形態について詳述したが、本発明は、前記の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の精神を逸脱しない範囲で、種々の設計変更を行うことができるものである。例えば、前記した実施の形態は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施形態の構成に他の実施形態の構成を加えることも可能である。さらに、各実施形態の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。

１組電池
２配線部
３Ａ、３Ｂ単電池
４蓋
５容器
６バスバー
７バスバー接続端子
８容器接続端子
９Ａ、９Ｂ電圧検出線
１０コネクタ
１１モジュール正極端子
１２モジュール負極端子
２０容器接続端子
２１絶縁シート
４０モジュールケース
５０筐体
５１蓄電装置

Claims

蓋と容器が互いに異なる極を構成する複数の単電池が平行に配列されて前記蓋の位置が前記複数の単電池の配列方向に交差する方向の一方側と他方側に交互に反転して並べられており、前記複数の単電池がバスバーで直列に接続されている組電池であって、
前記複数の単電池の少なくとも一つの電圧を検出する電圧検出線と、
該電圧検出線が接続される配線部と、を有し、
該配線部が、前記複数の単電池の配列方向に交差する方向の一方側と他方側のいずれか一方に配置されていることを特徴とする組電池。
前記電圧検出線は、前記蓋が構成する一方の極に電気的に接続される第一の電圧検出線と、前記容器が構成する他方の極に電気的に接続される第二の電圧検出線を有し、
前記第一の電圧検出線と前記第二の電圧検出線は、前記配線部が配置されている側に導出されていることを特徴とする請求項１に記載の組電池。
前記複数の単電池は、前記蓋が上下に交互に連続して配置される姿勢状態で並べられており、
前記配線部は、前記複数の単電池の上側に配置されていることを特徴とする請求項２に記載の組電池。
前記複数の単電池は、前記蓋が前記容器の上側に位置する姿勢状態の第一の単電池と、該第一の単電池に隣接して前記蓋が前記容器の下側に位置する姿勢状態の第二の単電池とを有し、
前記第一の電圧検出線は、前記第一の単電池の前記蓋が構成する一方の極に電気的に接続される第一の端子を有し、
前記第二の電圧検出線は、前記第一の単電池の前記容器が構成する他方の極に電気的に接続される第二の端子を有することを特徴とする請求項３に記載の組電池。
前記第一の端子は、前記バスバーのうち、前記第一の単電池の蓋と前記第二の単電池の容器との間を接続するバスバーに接続されていることを特徴とする請求項４に記載の組電池。
前記第一の端子は、前記第一の単電池の蓋に接続されていることを特徴とする請求項４に記載の組電池。
前記第二の端子は、前記第一の単電池の容器に溶接されていることを特徴とする請求項４に記載の組電池。
前記複数の単電池は、前記容器が絶縁シートで被覆されており、
前記第二の端子は、前記第一の単電池の容器と前記絶縁シートとの間に挟持されていることを特徴とする請求項４に記載の組電池。
前記複数の電池を保持するモジュールケースを有しており、
前記第二の端子は、前記複数の単電池が前記モジュールケースに保持された状態で、前記第二の単電池の容器と前記モジュールケースとの間に挟持されていることを特徴とする請求項４に記載の組電池。