JPWO2018055676A1 - 組電池および導電部材 - Google Patents

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Abstract

実施形態の組電池は、例えば、複数の電池セルと、接続部材と、導電部材と、伝熱部と、を備えた。複数の電池セルは、それぞれが電極端子部を有した。導電部材は、接続部材と接続された板状の第一の端子部と、電極端子部と接続された板状の第二の端子部と、第一の端子部および第二の端子部に渡って設けられ、自己発熱した熱を含む熱によって溶断する板状のブリッジ部と、を有した。伝熱部は、導電部材における第一の端子部からブリッジ部までの第一の部分に設けられ、ブリッジ部の幅方向のブリッジ部の第一の端部の温度がブリッジ部の第一の端部の反対側の第二の端部の温度よりも高くなるように、伝熱を行う。

Description

本発明の実施形態は、組電池および導電部材に関する。
従来、複数の電池と、外部装置との電力の授受を行うコネクタ等の接続部材と、を接続する導電部材を備え、過電流が流れた場合、導電部材が溶断する、組電池が知られている。
特開2013−196932号公報
しかしながら、従来技術では、例えば、導電部材の幅方向の両端部のうちどちらから溶断が開始されるのか特定しにくい。よって、この種の組電池では、導電部材の特定の端部から溶断を開始することができる新規な構成が得られれば、好ましい。
実施形態の組電池は、例えば、複数の電池セルと、接続部材と、導電部材と、伝熱部と、を備えた。前記複数の電池セルは、それぞれが電極端子部を有した。前記導電部材は、前記接続部材と接続された板状の第一の端子部と、前記電極端子部と接続された板状の第二の端子部と、前記第一の端子部および前記第二の端子部に渡って設けられ、自己発熱した熱を含む熱によって溶断する板状のブリッジ部と、を有した。前記伝熱部は、前記導電部材における前記第一の端子部から前記ブリッジ部までの第一の部分に設けられ、前記ブリッジ部の幅方向の前記ブリッジ部の第一の端部の温度が前記ブリッジ部の前記第一の端部の反対側の第二の端部の温度よりも高くなるように、伝熱を行う。
図1は、第1の実施形態の組電池の模式的かつ例示的な斜視図であって、組電池が設置部に設置された状態を示す図である。 図2は、第1の実施形態の組電池および固定構造の模式的かつ例示的な分解斜視図である。 図3は、第1の実施形態の組電池の模式的かつ例示的な斜視図である。 図4は、第1の実施形態の組電池の模式的かつ例示的な斜視図であって、蓋部材が取り外された状態を示す図である。 図5は、第1の実施形態の組電池の模式的かつ例示的な平面図であって、蓋部材が取り外された状態を示す図である。 図6は、第1の実施形態の組電池の一部の模式的かつ例示的な側面図である。 図7は、第1の実施形態の組電池の一部の模式的かつ例示的な断面図である。 図8は、第1の実施形態の組電池の導電部材の模式的かつ例示的な斜視図である。 図9は、第1の実施形態の組電池の導電部材の模式的かつ例示的な平面図である。 図10は、第1の実施形態の組電池の一部の模式的かつ例示的な平面図であって、蓋部材が取り外された状態を示す図である。 図11は、第1の実施形態の組電池の筐体内の一部の模式的かつ例示的な斜視図であって、支持部にナットが支持された状態の図である。 図12は、第1の実施形態の組電池の筐体内の一部の模式的かつ例示的な斜視図であって、支持部からナットが取り外された状態の図である。 図13は、第1の実施形態の組電池のナットの模式的かつ例示的な斜視図である。 図14は、第2の実施形態の組電池の導電部材の模式的かつ例示的な平面図である。 図15は、第3の実施形態の組電池の導電部材の模式的かつ例示的な斜視図である。 図16は、第3の実施形態の組電池の導電部材の模式的かつ例示的な正面図である。 図17は、第4の実施形態の組電池の筐体内の一部の模式的かつ例示的な斜視図であって、蓋部材が取り外された状態を示す図である。 図18は、第4の実施形態の組電池の導電部材および放熱部の模式的かつ例示的な平面図である。 図19は、第4の実施形態の組電池の導電部材および放熱部の模式的かつ例示的な断面図である。 図20は、第5の実施形態の組電池の一部の模式的かつ例示的な斜視図であって、蓋部材が取り外された状態を示す図である。 図21は、第6の実施形態の組電池の導電部材の模式的かつ例示的な斜視図である。 図22は、第7の実施形態の組電池の導電部材の模式的かつ例示的な斜視図である。 図23は、第8の実施形態の組電池の一部の模式的かつ例示的な斜視図であって、蓋部材が取り外された状態を示す図である。
以下、本発明の例示的な実施形態が開示される。以下に示される実施形態の構成、ならびに当該構成によってもたらされる作用および結果(効果)は、一例である。
また、以下に開示される複数の実施形態には、同様の構成要素が含まれる。よって、以下では、それら同様の構成要素には共通の符号が付与されるとともに、重複する説明が省略される。なお、以下の各図では、便宜上、方向が規定されている。X方向は、筐体11の長手方向であり、電池セル12の幅方向である。Y方向は、筐体11の短手方向に沿い、電池セル12の厚さ方向に沿っている。Z方向は、筐体11の高さ方向および電池セル12の高さ方向に沿っている。X方向、Y方向、およびZ方向は、互いに直交している。
<第1の実施形態>
図1,2に示されるように、組電池1は、例えば、筐体11と、複数の電池セル12と、導電部材13,14と、コネクタ15A,15Bと、回路基板17と、を備えている。電池セル12、導電部材13,14、コネクタ15A,15B、および回路基板17は、筐体11に収容されている。複数の電池セル12は、複数の導電部材13によって互いに電気的に接続されている。複数の電池セル12の電力、すなわち組電池1の電力は、導電部材14およびコネクタ15A,15Bを介して、外部コネクタ100(接続部材)に出力可能となっている。また、組電池1は、ブラケット101およびボルト102によって、設置部103に固定可能となっている。コネクタ15A,15Bの一方は、正極コネクタであり、コネクタ15A,15Bの他方は、負極コネクタである。以後、コネクタ15A,15Bの総称としてコネクタ15を用いる場合がある。組電池1は、電池モジュールや電池装置とも称されうる。また、筐体11は、ケースや容器とも称されうる。また、電池セル12は、単電池や電池とも称されうる。コネクタ15は、接続部材および接続対象の一例である。
電池セル12は、例えば、リチウムイオン二次電池として構成されている。なお、電池セル12は、ニッケル水素電池や、ニッケルカドミウム電池、鉛蓄電池等、他の電池であってもよい。
図2に示されるように、電池セル12は、一方向(例えば、Y方向)に薄い偏平の直方体状に構成されている。電池セル12は、筐体21と、正極端子部22Aと、負極端子部22Bと、弁部24と、を有している。筐体21内には、不図示の電極体および電解液が収容されている。電極体は、一例として、発電要素である正極シートおよび負極シートがセパレータを介してスパイラル状に巻かれて形成されうる。また、電極体は、一例として、正極シートおよび負極シートがセパレータを介して積層されて形成されうる。電極体の正極シートおよび負極シートに、正極端子部22Aおよび負極端子部22Bがそれぞれ接続されている。以後、正極端子部22Aおよび負極端子部22Bの総称として電極端子部22を用いる場合がある。電極端子部22は、接続対象の一例である。
筐体21は、一例として、一方向(例えば、Y方向)に薄い偏平の直方体状に構成されている。筐体21は、金属材料(例えば、アルミニウムや、アルミニウム合金、ステンレス等)や合成樹脂材料で構成されている。筐体21は、収容体21aと蓋体21bとが組み合わせられて構成されている。収容体21aは、上部が開放された略直方体の箱型に形成されており、この収容体21aに電極体および電解液が収容されている。蓋体21bは、収容体21aの開放された上部を塞いでいる。筐体21は、容器とも称されうる。
正極端子部22Aおよび負極端子部22Bは、蓋体21bに設けられて、蓋体21bの外面から突出している。正極端子部22Aと負極端子部22Bとは、X方向すなわち蓋体21bの長手方向に間隔をあけて配置されている。正極端子部22Aと負極端子部22Bとは、それぞれ導電性材料によって構成されている。
弁部24は、蓋体21bにおいて正極端子部22Aと負極端子部22Bとの間に設けられている。弁部24は、筐体21内の圧力が閾値よりも高くなった場合に開放され、当該筐体21内の圧力を低下させる。
複数の電池セル12は、筐体11内において、例えば、三列に並べられている。複数の電池セル12は、蓋体21bの外面が同じ方向(一例として、Z方向)に向くように配置されているとともに、蓋体21bの長手方向が同じ方向(一例としてX方向)に沿うように配置されている。複数の電池セル12は、複数の導電部材13によって直列や並列に電気的に接続されている。導電部材13は、例えばアルミニウム等の導電性材料によって構成されている。導電部材13は、バスバーや接続部材、結合部材とも称されうる。
図3に示されるように、筐体11は、一方向(X方向)に長い直方体状の外観を呈している。図2〜5に示されるように、筐体11は、底壁部11a、端壁部11b,11c、側壁部11d,11e、天壁部11f、中間壁部11g(図2参照)、および仕切壁部11h(図2参照)等の複数の壁部(壁)を有している。端壁部11bは、第一の外壁部の一例であり、底壁部11aは、第二の外壁部の一例である。
底壁部11aは、四角形状(例えば長方形状)の板状に形成されている。底壁部11aは、XY平面に沿って延びている。底壁部11aの外面は、平面状に構成されている。
端壁部11b,11cは、四角形状(例えば長方形状)の板状に形成され、底壁部11aの長手方向(X方向)の端部に接続されている。また、端壁部11b,11cは、底壁部11aと交差する方向(一例として直交する方向、YZ平面)に沿って延びている。端壁部11b,11cは、底壁部11aの長手方向(X方向)に間隔を空けて互いに略平行に設けられている。
側壁部11d,11eは、四角形状(例えば長方形状)の板状に形成され、底壁部11aの短手方向(Y方向)の端部に接続されている。また、側壁部11d,11eは、底壁部11aと交差する方向(一例として直交する方向、XZ平面)に沿って延びている。側壁部11d,11eは、底壁部11aの短手方向(Y方向)に間隔を空けて互いに略平行に設けられている。また、側壁部11d,11eは、隣接する端壁部11b,11cと接続されている。
天壁部11fは、四角形状(例えば長方形状)の板状に形成されている。天壁部11fは、端壁部11b,11cおよび側壁部11d,11eの、底壁部11aとは反対側の端部に接続されている。天壁部11fは、底壁部11aの厚さ方向(Z方向)に底壁部11aと間隔を空けて設けられている。天壁部11fは、底壁部11aと略平行に延びている。
中間壁部11gは、四角形状(例えば長方形状)の板状に形成されている。中間壁部11gは、底壁部11aと天壁部11fとの間に位置されている。中間壁部11gは、底壁部11aおよび天壁部11fと略平行に延びている。中間壁部11gは、端壁部11b,11cおよび側壁部11d,11eの内面に接続されている。
仕切壁部11hは、四角形状(例えば長方形状)の板状に形成されている。仕切壁部11hは、底壁部11aと中間壁部11gとの間に位置されて、底壁部11aと接続されている。仕切壁部11hは、端壁部11b,11cと並んで設けられている。仕切壁部11hは、端壁部11b,11cと略平行に設けられている。また、複数の仕切壁部11hは、それらの面同士が面した状態で並んで(一例として平行に)配置されている。仕切壁部11hの間隔は、略一定である。
筐体11の内部には、底壁部11a、端壁部11b,11c、側壁部11d,11e、および中間壁部11gによって囲まれた収容室11i(図2参照)が設けられている。収容室11iは、仕切壁部11hやスペーサ31によって、複数の領域(室)に区画され、各領域に一つの電池セル12が収容されている。
また、筐体11の端壁部11bには、二つの突出部11jが設けられている。二つの突出部11jは、端壁部11bの天壁部11f側の端部に設けられている。突出部11jは、端壁部11bと天壁部11fとに渡って設けられている。各突出部11jは、端壁部11bの外面11baの外側に突出している(張り出している)。二つの突出部11jは、筐体11の短手方向(Y方向)に互いに間隔を空けて設けられている。これらの突出部11jのそれぞれにコネクタ15が配置されている。突出部11jは、張出部とも称されうる。
筐体11は、絶縁性を有した合成樹脂材料(例えば、変性PPE(ポリフェニレンエーテル)や、PFA(パーフルオロアルコキシアルカン、テトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体)等)で構成されている。また、筐体11の合成樹脂材料としては、熱可塑性樹脂を用いることができ、例えば、PEや、PP、PMP等のオレフィン樹脂、PETや、PBT、PEN等のポリエステル系樹脂、POM樹脂、PA6、PA66、PA12等のポリアミド系樹脂、PPS樹脂、LCP樹脂等の結晶性樹脂およびそれらのアロイ樹脂、あるいは、PSや、PC、PC/ABS、ABS、AS、変性PPE、PES、PEI、PSF等の非結晶性樹脂およびそれらのアロイ樹脂を、用いることができる。
また、図2等に示されるように、筐体11は、複数の部材、具体的には、収容体41、中間部材42、および蓋部材43の組み合わせとして構成されている。中間部材42は、収容体41の一端部に重ねられて収容体41と結合され、蓋部材43は、中間部材42の一端部に重ねられて中間部材42と結合されている。収容室11iは、収容体41および中間部材42に囲まれている。
収容体41は、底壁部11aと、端壁部11b,11cに含まれた端壁部41b,41cと、側壁部11d,11eに含まれた側壁部41d,41eと、仕切壁部11hと、を有している。収容体41には、底壁部11aと、端壁部41b,41cと、側壁部41d,41eと、に囲まれた開口部41f(凹部、空間)が設けられている。開口部41fは、収容室11iの少なくとも一部を構成している。
中間部材42は、端壁部11b,11cに含まれた端壁部42b,42cと、側壁部11d,11eに含まれた側壁部42d,42eと、中間壁部11gと、突出部11jの少なくとも一部と、を有している。中間部材42は、収容体41の開口部41fを覆っている。中間壁部11gは、底壁部11aの厚さ方向(Z方向、筐体11の高さ方向)での端壁部42b,42cおよび側壁部42d,42eのそれぞれの中間部に接続されている。
蓋部材43は、天壁部11fと、突出部11jの少なくとも一部と、を含んでいる。
収容体41と中間部材42とは、結合部44によって機械的に結合され、中間部材42と蓋部材43とは、結合部45によって機械的に結合されている。すなわち、収容体41と蓋部材43とは、中間部材42を介して結合されている。結合部44は、中間部材42の端壁部42b,42cおよび側壁部42d,42eに設けられた複数の爪が収容体41の端壁部41b,41cおよび側壁部41d,41eに引っ掛かることにより、中間部材42と収容体41を結合している。また、結合部45は、蓋部材43に設けられた複数の爪が中間部材42の側壁部42d,42eに引っ掛かることにより蓋部材43と中間部材42とを結合している。
上記構成の筐体11においては、前述のとおり、収容室11iの一部を構成する収容体41の開口部41fに、複数の電池セル12が収容されている。隣り合う電池セル12の間には、絶縁性のスペーサ31が配置されている。スペーサ31は、隣り合う二つの電池セル12を離間させる。スペーサ31は、例えば、絶縁性の材料によって形成されたシートである。スペーサ31は、仕切壁部(壁部)とも称されうる。
また、電池セル12の正極端子部22Aおよび負極端子部22Bは、中間壁部11gに設けられた貫通孔(開口部)を貫通して、中間壁部11gの天壁部11f側に突出している。
また、中間壁部11gと天壁部11fとの間に設けられた収容室11k(空間)に、複数の導電部材13,14や、コネクタ15A,15B、回路基板17、板部材18等が収容されている。導電部材13,14は、例えば、電池セル12の電極端子部22(正極端子部22A、負極端子部22B)に溶接されている。コネクタ15A,15Bは、ネジ等の結合具46によって、中間部材42に結合されている。また、回路基板17は、ネジ等の結合具46によって、蓋部材43に結合されている。
回路基板17は、例えば、プリント回路板(PCB)である。回路基板17には、配線パターンが設けられるとともに、複数の電子部品が実装されている。回路基板17は、導電部材13等に電気的に接続されて、導電部材13の温度や電池セル12の電圧等を検出可能である。また、回路基板17には、二つ(複数)のコネクタ48が実装されている。コネクタ48は、例えばLANコネクタ(通信コネクタ)である。コネクタ48は、中間部材42の端壁部42bに設けられた開口部42b1から露出されている。コネクタ48は、二つの突出部11j間、すなわち二つのコネクタ15A,15Bの間に配置されている。コネクタ48には、例えは、LANケーブルのコネクタ32(図1参照)が接続される。当該LANケーブルを介して、例えば、制御装置が、回路基板17の検出結果を受信するとともに、電池セル12の電圧を制御する。
次に、コネクタ15、導電部材14、および突出部11jについて詳細に説明する。なお、二つの導電部材14、二つのコネクタ15、および二つの突出部11jは、それぞれ同様の構成であるので、以下では、一方(側壁部11d側、図2での手前側)の、導電部材14、コネクタ15、および突出部11jについて主に説明する。
図6,7に示されるように、突出部11jは、底壁部11jaと、端壁部11jbと、側壁部11jd,11jeと、天壁部11jfと、を有している。底壁部11jaは、中間壁部11gから延出している。側壁部11jdは、側壁部11d(側壁部42d)から延出している。側壁部11jeは、側壁部11jdのY方向とは反対側(側壁部11e側)に位置されるとともに、側壁部11jdとY方向に間隔を空けて設けられている。天壁部11jfは、天壁部11fから延出している。端壁部11jbは、底壁部11ja、側壁部11jd,11je、および天壁部11jfと接続されている。なお、二つの突出部11jのうちの他方(側壁部11e側、図2での奥側)では、側壁部11jeが、側壁部11e(側壁部42e)から延出し、側壁部11jdは、側壁部11jeのY方向(側壁部11d側)に位置されている。
また、突出部11jは、突出部11jの突出方向(一例として、X方向の反対方向、図7では右方向)の端面11jjを有している。端面11jjは、端壁部11jbの外面を構成している。また、突出部11j内には、室11jh(空間、収容室)が設けられている。室11jhは、端面11jjに開口している。室11jhは、端壁部11jb(端面11jj)を貫通した開口部11jiを含む。また、室11jhは、収容室11kに通じている。
本実施形態では、コネクタ15が雌コネクタであり、外部コネクタ100が雄コネクタである。コネクタ15は、絶縁性のボディー15aと、ボディー15aに支持された導電部材15bと、を有している。ボディー15aには、開口部15cが設けられている。開口部15cに外部コネクタ100が挿入されて、コネクタ15と外部コネクタ100とが互いに嵌め合わされる。本実施形態では、コネクタ15への外部コネクタ100の挿入方向(装着方向、取付方向)は、突出部11jの突出方向とは逆方向(X方向)である。すなわち、外部コネクタ100は、突出部11jの突出方向とは逆方向(X方向)に移動されてコネクタ15に取り付けられる。ボディー15aは、合成樹脂材料によって構成されている。なお、図7では、コネクタ15の内部構造は概略的に示されている。また、コネクタ15が雄コネクタで、外部コネクタ100が雌コネクタであってもよい。
導電部材15bは、一部がボディー15a内に埋め込まれた状態でボディー15aに支持されている。導電部材15bは、ボディー15a内に設けられた端子部と、電気的に接続されている。当該端子部が外部コネクタ100の端子部と電気的に接続される。また、導電部材15bは、ボディー15aの開口部15cとは反対側にボディー15aから突出した端子部15dを有している。端子部15dは、平板状に構成されている。端子部15dは、導電部材14を介して電極端子部22と電気的に接続されている。導電部材15bは、例えばアルミニウム等の導電性材料によって構成されている。導電部材15bは、バスバーや接続部材、結合部材とも称されうる。
コネクタ15は、開口部15cが突出部11jの開口部11jiから露出し、かつ端壁部11bの厚さ方向(X方向)にボディー15aと端子部15dとが並んだ状態で、室11jhに少なくとも一部が収容されている。本実施形態では、一例として、ボディー15aの一部が室11jhに収容され、ボディー15aの他部および端子部15dは、収容室11kに収容されている。なお、ボディー15a全体やコネクタ15全体が室11jhに収容されてもよい。ボディー15aは、当該ボディー15aのY方向の両側部分が、結合具46によって中間壁部11gと底壁部11jaとの少なくとも一方に結合されている。このとき、ボディー15aは、中間壁部11gおよび底壁部11jaからコネクタ15に向けて突出した突部11lに押し付けられている。つまり、ボディー15aは、突部11lによって支持されている。
図7〜9に示されるように、導電部材14は、二つの端子部14a,14bと、端子部14a,14b間に介在したブリッジ部14cと、接続片14iを有している。端子部14aは、第二の端子部の一例であり、端子部14bは、第一の端子部の一例である。
端子部14aは、互いに同じ極の二つの電極端子部22と電気的に接続されている。端子部14aは、D1方向(XY平面)に沿った平坦な板状に形成されている。D1方向は、X方向に沿った方向であって、X方向の反対方向である。端子部14aは、二つの個別端子部14aaを有し、これらの個別端子部14aaのそれぞれに電極端子部22が接続されている。各個別端子部14aaには、孔14abが設けられている。端子部14aと電極端子部22とが重ねられた状態で、端子部14aの孔14abの周りの部分が電極端子部22と溶接(結合)されている。端子部14aの縁部から接続片14iが延出している。接続片14iは、回路基板17と接続されている。D1方向は、第一の方向の一例である。個別端子部14aaは、壁部とも称されうる。
端子部14bは、コネクタ15と電気的に接続されている。端子部14aと端子部14bとは、Z方向に離れて位置されている。端子部14bは、D1方向(XY平面)に沿った平坦な板状に形成されている。端子部14bは、一つの壁部14baによって構成されている。端子部14b(壁部14ba)は、二つの面14bb,14bcを有している。面14bbの少なくとも一部は、コネクタ15の端子部15dと重ねられて端子部15dと接触している(図7参照)。面14bbにおける端子部15dと重ねられて接触している領域14beは、コネクタ15との間で電気の授受を行う領域である。図8,9では、領域14beの端部の一部が、一点鎖線で示されている。また、端子部14bには、面14bb,14bcを貫通した孔14bdが設けられている。この孔14bdに、後述の雄ネジ部材49が挿入されている(図7参照)。
端子部14aと端子部14bとは、端子部14a,14bの厚さ方向(Z方向)で互いにずれて位置されている。厚さ方向は、D1方向と交差している。
ブリッジ部14cは、端子部14bおよび端子部14aに渡って設けられている。ブリッジ部14cは、板状に構成され、弾性変形可能である。また、ブリッジ部14cは、自己発熱した熱を含む熱によって溶断可能に構成されている。
図8,9に示されるように、ブリッジ部14cは、一対の端部14ca,14cbと、一対の面14cc,14cdと、を有している。一対の端部14ca,14cbは、ブリッジ部14cの幅方向の両端部であり、ブリッジ部14cの長さ方向に延びている。すなわち、端部14ca,14cbは、端子部14aと端子部14bとに渡っている。また、一対の面14cc,14cdは、両端部14ca,14cbに渡って設けられている。面14ccは、面14bbと接続され、面14cdは、面14bcと接続されている。
また、ブリッジ部14cは、二つ(複数)の凸状部14ce,14cfを有して、略S字状に構成されている。凸状部14ce,14cfは、端子部14aと端子部14bとの間に設けられているとともに、Z方向に並べられている。凸状部14ceは、端子部14bと接続されている。凸状部14ceは、端子部14bに対してD1方向に凸となった形状に屈曲されているとともに、D1方向の反対方向に開放された略U字状(湾曲状)に構成されている。凸状部14cfは、端子部14aと接続されている。凸状部14cfは、凸状部14ceと端子部14aとの間に介在し、端子部14aに対してD1方向の反対方向(X方向)に凸となった形状に屈曲されているとともに、D1方向に開放された略U字状(湾曲状)に構成されている。
また、本実施形態では、凸状部14ceの頂部が、溶断部14cgとなっている。溶断部14cgは、端部14caと端部14cbとに渡って設けられ自己発熱した熱を含む熱によって溶断する。溶断部14cgの、ブリッジ部14cの幅方向および厚さ方向に沿う断面(以後、縦断面とも称する)の面積は、当該溶断部14cgの周囲の部分の縦断面の面積よりも、小さい。このような断面積の違いは、板部材を曲げて凸状部14ceを形成する際に、板部材が延びることによって生じる。本実施形態では、溶断部14cgの縦断面および凸状部14cfの頂部の縦断面は、ブリッジ部14cの他の部分の縦断面よりも小さい。このような溶断部14cgは、電気抵抗が比較的大きいため、過電流が流れると、自己発熱して溶断する。すなわち、ブリッジ部14c(溶断部14cg)は、ヒューズとして機能する。凸状部14ceは、第一の凸状部の一例であり、凸状部14cfは、第二の凸状部の一例である。溶断部14cgは、小断面部や、高抵抗部、溶断予定部、溶断可能部とも称されうる。
また、本実施形態では、ブリッジ部14cと端子部14bとがY方向にずれて配置されている。一例として、端子部14bが、ブリッジ部14cの端部14caと端部14cbとのうち端部14caに寄って位置されている。これにより、端子部14bとブリッジ部14cとの接続部には、段差14f,14gが形成されている。
ブリッジ部14cでは、凸状部14ce,14cfが弾性部(バネ部)として機能しうる。例えば、コネクタ15が結合具46による固定箇所を支点として、端子部15dがZ方向に振動した場合等に、凸状部14ce,14cfが弾性変形する。これにより、端子部14a,14b,15dや電極端子部22での応力集中が緩和されやすい。また、導電部材14の取り付け公差を吸収しやすい。なお、凸状部14ce,14cfの形状は、U字状(湾曲状)以外であってもよい。例えば、凸状部14ce,14cfの形状は、略V字状等であってもよい。導電部材14は、例えばアルミニウム等の導電性材料によって構成されている。導電部材14は、バスバーや接続部材、結合部材とも称されうる。
図10に示すように、導電部材14A,14Bは、筐体11のY方向の中心を通りY方向と直交する平面P1に関して面対称である。導電部材14A,14Bは、それぞれの端部14caが筐体11のY方向の中心に向く姿勢で、配置されている。導電部材14A,14Bの間には、回路基板17の一部が配置されている。すなわち、導電部材14は、端部14caが回路基板17に向く姿勢で設けられている。回路基板17は、電気部品の一例である。
また、図8,9に示されるように、導電部材14には、伝熱部60が設けられている。伝熱部60は、ブリッジ部14cの端部14caの温度が、端部14caの反対側の端部14cbの温度よりも高くなるように、伝熱を行うように構成されている。
伝熱部60は、導電部材14における端子部14bからブリッジ部14cまでの第一の部分14dに含まれた非対称部14eを有している。非対称部14eは、端子部14bを含んでいる。非対称部14eは、ブリッジ部14cの幅方向(Y方向)での溶断部14cgの中心を通りブリッジ部14cの幅方向と直交する平面P2(図9参照)に関して非対称形状に構成されている。
以上のような構成の導電部材14では、例えば、組電池1の外部での短絡等によってコネクタ15から導電部材14に過電流が流れた場合、溶断部14cgが自己発熱した熱を含む熱によって溶断する。このとき、端子部14bとコネクタ15の端子部15dとの間の電気抵抗によって発生した熱が、伝熱部60の非対称部14eを介して溶断部14cgに伝わる。非対称部14eを構成する端子部14bが、ブリッジ部14cの端部14caと端部14cbとのうち端部14caに寄って位置されているため、ブリッジ部14cの端部14caの温度が、端部14caの反対側の端部14cbの温度よりも高くなるように、伝熱が行われる。これにより、溶断部14cgでは、端部14cbよりも早く所定の温度に達した端部14caが溶断開始位置S1(図8,9参照)となり、当該溶断開始位置S1から溶断し始める。すなわち、溶断部14cgの溶断進行方向は、端部14caから端部14cbに向かう方向である。この際、溶断によって発生するヒュームは、溶断進行方向に沿ったD2方向に流れる。導電部材14は、端部14caが回路基板17に向く姿勢で設けられているので、ヒュームは、回路基板17とは反対側、すなわち側壁部11d,11eに向かって流れる。よって、ヒュームが回路基板17に飛散するのが抑制される。なお、この際、端子部14aと電池セル12の電極端子部22との間の電気抵抗によって生じる熱は、端子部14bとコネクタ15の端子部15dとの間の電気抵抗によって発生した熱より小さい。このため、本実施形態では、溶断部14cgと凸状部14cfの頂部とのうち、端子部14bに近くより高温となる溶断部14cgが溶断する。
図7に示されるように、コネクタ15の端子部15dと導電部材14の端子部14bとは、ナット47および雄ネジ部材49とによって結合されている。ナット47および雄ネジ部材49は、筐体11内(収容室11k)に収容されて、互いに接続されている。詳細には、コネクタ15の端子部15dと、導電部材14の端子部14bと、ワッシャ70とが、ナット47と雄ネジ部材49との間にZ方向に挟まれている。
図11,13に示すように、ナット47は、雄ネジ部材49が挿入される筒部47aと、フランジ部47bと、を有している。筒部47aは、中心軸Ax回りの環状(一例として、円筒状)に構成されている。中心軸Axは、Z方向に沿っている。筒部47aの内側(内周部)には、雌ネジ部47cが設けられている。ナット47は、例えば真鍮や鉄等の金属材料によって構成されうる。また、ナット47の表面には、ニッケル等のメッキが施されうる。
フランジ部47bは、筒部47aのZ方向の端部から筒部47aの径方向の外側に張り出している。フランジ部47bは、ナット47のZ方向の端面を構成する面47dを有している。面47dには、導電部材14の端子部14bと導電部材15bの端子部15dとが重ねられている(図7参照)。面47dは、第一の面の一例である。
また、フランジ部47bは、中心軸Axの軸方向(Z方向)に沿った方向に視て非円形に構成されている。すなわち、フランジ部47bの中心軸Ax回りの外周面47eは、中心軸Axに沿った方向に視た場合、中心軸Axと直交する方向の中心軸Axからの距離が互いに異なる複数の部分を有する。本実施形態では、例えば、フランジ部47bは、中心軸Axに沿った方向に視て六角形(多角形)に構成されている。
ナット47は、中心軸Axの軸方向(Z方向)に移動可能に支持部11gaに支持されている。図7,11,12に示されるように、支持部11gaは、筐体11の中間壁部11gに設けられている。支持部11gaには、開口部11gb(貫通孔)が設けられている。この開口部11gbに、ナット47が収容されている。
支持部11gaは、支持部11gaの突出方向の端面11gcと、支持部11gaの内面を構成する面11gd,11ge,11gfと、を有している。ナット47の面47dを含む端部は、端面11gcから突出している。面11gd,11ge,11gfは、開口部11gbに面している。面11gdは、ナット47の筒部47aの外周面に沿った形状(円筒状)に構成されて、筒部47aを囲んでいる。面11geは、ナット47のフランジ部47bの外周面47eに沿った形状(非円形、一例として六角形)に構成されて、外周面47eを囲んでいる。面11gfは、面11gdと面11geとの間に設けられるとともにXY平面に沿って延びている。面11gfは、フランジ部47bを中心軸Axの軸方向の一方側(Z方向)に支持している。面11geは、第二の面の一例である。
上記構成の支持部11gaは、中心軸Axの軸方向(Z方向)にナット47を移動可能に支持している。また、面11geが、外周面47eと接触した状態で中心軸Ax回りのナット47の回転を制限する。
ここで、本実施形態では、支持部11gaは、樹脂成形によって中間部材42と一体形成されうる。このため、面11gdは、その径(筒径)が端面11gcに向かうにつれて大きくなるように、テーパ形状に構成されている。すわなち、面11gdには、抜き勾配が設けられている。一方、面11geの径は、一定である。このような構成により、支持部11gaの形状不良が抑制されるとともに、面11gdとフランジ部47bの外周面47eとの接触面積が減少するのが抑制される。
以上の構成では、図1に示されるように、外部コネクタ100とコネクタ15とが接続された状態で、外部コネクタ100に接続されたケーブル104が端壁部11bに沿って端壁部11bの下端部11sに向かって延びている。すなわち、ケーブル104は、コネクタ15への外部コネクタ100の挿入方向(X方向)と交差する方向に延びている。ケーブル104と端壁部11bの外面11baとの間には、隙間が設けられている。
また、図1に示されるように、組電池1は、例えば、ブラケット101およびボルト102によって、設置部103に固定される。設置部103は、例えば、筐体11の底壁部11aに沿って延びた長方形状(四角形状)の板状に形成されている。設置部103は、支持部材や、放熱部材、トレイ部材、棚部材、スライド部材等とも称されうる。組電池1、ブラケット101、および設置部103は、電池ユニットの一例である。本実施形態では、例えば、複数の電池ユニットが、それぞれ同じ姿勢でY方向に並べられて配置されうる。設置部103は、第二の支持部材の一例である。
ブラケット101は、例えば、底壁部101aと、立壁部101bと、を有する。底壁部101aは、設置部103に沿って延びた四角形状の板状に形成されている。図2にも示されるように、底壁部101aには、ボルト102が貫通する開口部101cが設けられている。また、立壁部101bは、筐体11の端壁部11b,11cに沿って延びた長方形状の板状に形成され、底壁部101aの端壁部11b,11c側の端部と接続されている。立壁部101bには、ボルト102が貫通する開口部101dが設けられている。ブラケット101は、相互に接続された底壁部101aおよび立壁部101bによって、Y方向の視線では、略L字状に形成されている。ブラケット101は、第一の支持部材の一例であり、取付部材や、固定部材等とも称されうる。
そして、図2,6に示されるように、筐体11の端壁部11b,11cには、それぞれ、複数のナット51が設けられている。ナット51には、ボルト102の第一のネジ部102a(図2参照)と接続可能な第二のネジ部51c(図3参照)が設けられている。第一のネジ部102aは、ボルト102の軸部の外面に形成された雄ネジ部であり、第二のネジ部51cは、ナット51の筒部51aの内面に形成された雌ネジ部である。ナット51は、例えば、インサート成形等によって、筐体11と一体に構成されている。また、ナット51は、少なくとも第二のネジ部51cが筐体11の外側に露出した状態で、端壁部11b,11cに固定されている。本実施形態では、これらのナット51に、立壁部101b(図1参照)を間に挟んだ状態でボルト102が結合されることにより、筐体11がブラケット101に支持(固定)される。また、設置部103の裏側に設けられうるナットに、設置部103および底壁部101aを間に挟んだ状態でボルト102が結合されることにより、ブラケット101が設置部103に固定される。このような構成によって、筐体11(組電池1)が、ブラケット101を介して、設置部103に固定される。ブラケット101およびボルト102は、固定構造の一例である。なお、底壁部101aを設置部103に結合するボルト102は、ネジであってもよい。
また、筐体11の底壁部11aと設置部103との間には、シート状の熱伝導部材が設けられうる。熱伝導部材は、例えば、熱伝導性フィラー(金属材料)が含有された合成樹脂材料等によって構成される。筐体11にブラケット101が取り付けられた状態では、底壁部11aの下面と底壁部101aの下面とは、互いに同一平面に沿って並んでいる。本実施形態では、例えば、X方向に並んだ二つの底壁部101aを設置部103側に押し付けた状態でボルト102とナット51とを結合することにより、底壁部11aと設置部103との間で熱伝導部材をZ方向に圧縮させている。これにより、底壁部11aと熱伝導部材とが互いにより密着しやすくなるとともに、熱伝導部材と設置部103とが互いにより密着しやすくなる。よって、例えば、筐体11に収容された複数の電池セル12の熱が、底壁部11aや熱伝導部材を介して、設置部103により効果的に伝わりやすくなる。なお、熱伝導部材は、熱伝導シートには限定されず、例えば、グリスや、接着剤等であってもよい。
以上、説明したように、本実施形態では、例えば、伝熱部60が、導電部材14における端子部14b(第一の端子部)からブリッジ部14cまでの第一の部分14d(第一の部分)に設けられている。そして、伝熱部60は、ブリッジ部14cの端部14caの温度が端部14cbの温度よりも高くなるように、伝熱を行う。よって、導電部材14の溶断部14cgは、端部14cbよりも早く所定の温度に達した端部14ca(溶断開始位置S1)から溶断し始める。このように、本実施形態によれば、特定の箇所(端部14ca)から溶断を開始することができる。
また、本実施形態では、例えば、導電部材14は、端子部14bおよび端子部14aに渡って設けられ自己発熱した熱を含む熱によって溶断する溶断部14cgを有している。そして、伝熱部60は、第一の部分14dに含まれ、平面P2に関して非対称形状の非対称部14eを有している。よって、本実施形態によれば、導電部材14の形状によって、ブリッジ部14cの端部14caの温度が端部14cbの温度よりも高くなるように、伝熱がなされる。したがって、伝熱部60に導電部材14とは別の部材を設ける必要がないので、伝熱部60の構成が簡素化されやすい。
また、本実施形態では、例えば、端子部14bは、端部14caと端部14cbとのうち端部14caに寄って位置されている。よって、本実施形態によれば、ブリッジ部14cの形状を平面P2に対して非対称にする必要がないので、ブリッジ部14cの形状が簡素化されやすい。
また、本実施形態では、例えば、コネクタ15(第一のコネクタ)が突出部11jに設けられている。よって、本実施形態によれば、例えば、コネクタ15の位置が分かりやすい。また、例えば、外部コネクタ100(第二のコネクタ)をコネクタ15に接続する作業がしやすい。また、例えば、外部コネクタ100に接続されたケーブル104が端壁部11bの外面11baと接触するのが抑制されやすい。また、例えば、ケーブル104の配置の自由度が向上しやすい。
また、本実施形態では、例えば、支持部11gaは、ナット47(第一のナット)の中心軸Axの軸方向にナット47を移動可能に支持している。よって、本実施形態によれば、組電池1の組立時や組電池1を車両等の移動体に搭載した場合の振動等によって、導電部材14に負荷が作用しても、ナット47とともに導電部材14,15bが動けるので、導電部材14,15bの端子部14a,14b,15dでの応力集中が緩和されやすい。また、コネクタ15や電池セル12の配置にばらつきがあった場合であっても、ナット47の移動によって、それらのばらつきが吸収されやすい。
<他の実施形態>
次に、図14〜23に示される第2〜第8の実施形態について説明する。第2〜第8の実施形態の組電池は、上記第1の実施形態の組電池1と同様の構成を備えている。よって、本実施形態によっても、上記第1の実施形態と同様の構成に基づく同様の結果(効果)が得られる。以下では、第2〜第8の実施形態の組電池において、第1の実施形態に対して異なる構成を主に説明する。
<第2の実施形態>
図14に示される本実施形態の導電部材14では、端子部14bのコネクタ15との間で電気の授受を行う領域14beが、端部14caと端部14cbとのうち端部14caに寄っている。図14では、領域14beの端部の一部は、平面P2と離間した一点鎖線で示されている。そして、領域14beは、伝熱部60に含まれている。このような構成では、通電により領域14beで発生した熱が、端部14caと端部14cbとのうち端部14caにより多く伝達し、端部14caから溶断が開始される。
<第3の実施形態>
図15,16に示される本実施形態の導電部材14では、端子部14bのブリッジ部14cの端部14caには、凹部14chが設けられている。凹部14chは、ブリッジ部14cの幅方向に凹んでいる。そして、非対称部14eは、端子部14bと、ブリッジ部14cにおける端子部14bと凹部14chとの間の第二の部分14hを含んでいる。このような構成では、通電により領域14beで発生した熱が、端部14caと端部14cbとのうち端部14caにより多く伝達し、端部14caから溶断が開始される。
<第4の実施形態>
図17〜19に示される本実施形態の導電部材14のブリッジ部14cは、二つの曲部14ci,14cjと、壁部14ckと、を有している。曲部14ciは、端子部14aと接続されている。曲部14cjは、端子部14bと接続されている。壁部14ckは、二つの曲部14ci,14cj間に介在している。壁部14ckは、平坦状の板状に構成されている。また、本実施形態では、曲部14cjによって溶断部14cgが構成されている。別の言い方をすると、溶断部14cgは、曲部14cjを含んでいる。
また、伝熱部60は、放熱部61を有している。放熱部61は、熱可塑性の合成樹脂材料等によって構成されている。放熱部61は、熱可撓性のエラストマであってもよい。放熱部61は、ブリッジ部14cの第一の部分14dと筐体11との間に設けられ、筐体11に接続されている。なお、図18では、理解のために、ブリッジ部14cに隠れた放熱部61にハッチングが付与されている。放熱部61は、ブリッジ部14cの端部14caと端部14cbとのうち端部14cbに寄って位置されている。このような構成では、通電により導電部材14に発生した熱が筐体11を介して放熱部61に伝わる。過電流によって放熱部61に伝わる熱が多くなり、放熱部61が溶融すると、放熱部61は、ブリッジ部14c(第一の部分14d)における端部14caと端部14cbとのうち端部14cbに寄った部分に接触する。これにより、ブリッジ部14cにおける端部14cb側の部分の熱が放熱部61によって筐体11に放熱され、当該部分の温度が下がる。すなわち、端部14caの温度と端部14cbの温度とのうち端部14caの温度が相対的に高くなる。よって、溶断部14cgの端部14caから溶断が開始される。なお、放熱部61は、溶融する前からブリッジ部14cと接続されていてもよい、放熱部61は、第一の放熱部の一例である。
<第5の実施形態>
図20に示される本実施形態の導電部材14は、第4の実施形態と同様である。また、伝熱部60は、放熱部61,62を有している。放熱部61は、第4の実施形態と同じ構成である。放熱部62は、接着テープによって構成されている。放熱部62は、ブリッジ部14cの第一の部分14d(第一の部分)と筐体11とに渡って設けられて、ブリッジ部14cの第一の部分14dと筐体11とに接続されている(接着している)。放熱部62は、ブリッジ部14cの端部14caと端部14cbとのうち端部14cbに寄って位置されている。このような構成では、通電により領域14beで発生した熱が、端部14caと端部14cbとのうち端部14caにより多く伝達する。よって、溶断部14cgの端部14caから溶断が開始される。放熱部62は、第二の放熱部の一例である。
<第6の実施形態>
図21に示される本実施形態の導電部材14では、端子部14bは、壁部14baと、突出部14bgと、を有している。突出部14bgは、壁部14baから突出している。本実施形態では、突出部14bgの端面14bg1がコネクタ15の端子部15dと接続されている。すなわち、本実施形態では、端面14bg1の略全域が、コネクタ15との間で電気の授受を行う領域14beとなっている。突出部14bgと端子部15dとは、例えば、溶接や超音波接合等によって接合されている。突出部14bg(端子部14b)は、平面P2に関して非対称形状に形成されている。突出部14bgは、端部14caと端部14cbとのうち端部14caに寄っている。そして、非対称部14eは、突出部14bg(端子部14b)を含んでいる。このような構成では、通電により領域14beで発生した熱が、端部14caと端部14cbとのうち端部14caにより多く伝達する。よって、溶断部14cgの端部14caから溶断が開始される。
<第7の実施形態>
図22に示される本実施形態の導電部材14のブリッジ部14cは、第4の実施形態と同様に、二つの曲部14ci,14cjと、壁部14ckと、を有している。また、本実施形態の導電部材14の端子部14bは、第5の実施形態と同様に、壁部14baと、突出部14bgと、を有している。ただし、本実施形態では、壁部14baは、平面P2に関して対称形状に形成され、突出部14bgが、平面P2に関して非対称形状の多角形に形成されている。突出部14bgは、端部14caと端部14cbとのうち端部14caに近い。そして、非対称部14eは、突出部14bg(端子部14b)を含んでいる。このような構成では、通電により領域14beで発生した熱が、端部14caと端部14cbとのうち端部14caにより多く伝達する。よって、溶断部14cgの端部14caから溶断が開始される。
<第8の実施形態>
図23に示される本実施形態では、第1の実施形態のコネクタ15に代えて、端子台80が設けられている。端子台80は、導電部材14と接続されているとともに、外部接続部材(不図示)が接続される。
なお、上記各実施形態のいずれか2つ以上の要素を技術的に可能な範囲で組み合わせてもよい。
以上、本発明の実施形態を例示したが、上記実施形態はあくまで一例であって、発明の範囲を限定することは意図していない。上記実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、組み合わせ、変更を行うことができる。上記実施形態は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。本発明は、上記実施形態に開示される構成以外によっても実現可能であるとともに、基本的な構成(技術的特徴)によって得られる種々の効果(派生的な効果も含む)を得ることが可能である。また、各構成要素のスペック(構造や、種類、方向、形状、大きさ、長さ、幅、厚さ、高さ、数、配置、位置、材質等)は、適宜に変更して実施することができる。

Claims (11)

  1. それぞれが電極端子部を有した複数の電池セルと、
    接続部材と、
    前記接続部材と接続された板状の第一の端子部と、前記電極端子部と接続された板状の第二の端子部と、前記第一の端子部および前記第二の端子部に渡って設けられ、自己発熱した熱を含む熱によって溶断する板状のブリッジ部と、を有した導電部材と、
    前記導電部材における前記第一の端子部から前記ブリッジ部までの第一の部分に設けられ、前記ブリッジ部の幅方向の前記ブリッジ部の第一の端部の温度が前記ブリッジ部の前記第一の端部の反対側の第二の端部の温度よりも高くなるように、伝熱を行う伝熱部と、
    を備えた、組電池。
  2. 前記導電部材は、前記第一の端部および前記第二の端部に渡って設けられ自己発熱した熱を含む熱によって溶断する溶断部を有し、
    前記伝熱部は、前記導電部材における前記第一の端子部から前記ブリッジ部までの第一の部分に含まれ、前記幅方向での前記溶断部の中心を通り前記幅方向と直交する平面に関して非対称形状の非対称部を有した、請求項1に記載の組電池。
  3. 前記第一の端子部は、前記第一の端部と前記第二の端部とのうち前記第一の端部に寄って位置され、
    前記非対称部は、前記第一の端子部を含んだ、請求項2に記載の組電池。
  4. 前記第一の端部には、凹部が設けられ、
    前記非対称部は、前記第一の端子部と、前記ブリッジ部における前記第一の端子部と前記凹部との間の第二の部分と、を含んだ、請求項2または3に記載の組電池。
  5. 前記第一の端子部は、壁部と、前記壁部から突出し、前記接続部材と接続され、前記平面に関して非対称形状の突出部と、を有し、
    前記非対称部は、前記第一の端子部を含んだ、請求項2〜4のうちいずれか一つに記載の組電池。
  6. 前記第一の端子部の前記接続部材との間で電気の授受を行う領域が、前記第一の端部と前記第二の端部とのうち前記第一の端部に寄っており、
    前記伝熱部は、前記領域を含んだ、請求項1〜5のうちいずれか一つに記載の組電池。
  7. 筐体を備え、
    前記伝熱部は、前記導電部材と接続された状態で前記導電部材の放熱を行う放熱部を有した、請求項1〜6のうちいずれか一つに記載の組電池。
  8. 前記伝熱部は、熱可塑性の第一の前記放熱部を有した、請求項7に記載の組電池。
  9. 前記伝熱部は、接着テープによって構成された第二の前記放熱部を有した、請求項7または8に記載の組電池。
  10. 電気部品を備え、
    前記導電部材は、前記第一の端部が前記電気部品に向く姿勢で設けられた、請求項1〜9のうちいずれか一つに記載の組電池。
  11. 接続部材と接続された板状の第一の端子部と、
    電池セルの電極端子部と接続された板状の第二の端子部と、
    前記第一の端子部および前記第二の端子部に渡って設けられ、自己発熱した熱を含む熱によって溶断する板状のブリッジ部と、
    前記第一の端子部から前記ブリッジ部までの第一の部分に設けられ、前記ブリッジ部の幅方向の前記ブリッジ部の第一の端部の温度が前記ブリッジ部の前記第一の端部の反対側の第二の端部の温度よりも高くなるように、伝熱を行う伝熱部と、
    を備えた導電部材。
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