WO2006059469A1 - フィルム外装電気デバイス集合体 - Google Patents

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Fuji Jukogyo Kabushiki Kaisha
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Definitions

  • the present invention relates to a film external electrical device assembly in which a plurality of film external electrical devices are accommodated in a case, and more particularly to an assembly structure of electrical wiring routed in the case.
  • An object of the present invention is to provide a film-clad electrical device assembly (for example, a battery pack) that can be miniaturized in view of the above-described problems of the prior art.
  • the film-covered electrical device assembly of the present invention is arranged in a first case, and a predetermined number of film-covered electrical devices are stacked and accommodated.
  • a first electrical wiring is accommodated in the groove.
  • each of the plurality of device modules is further formed with a recess that continuously becomes a cooling air passage when the plurality of device modules are arranged in the second case.
  • the second electrical wiring is accommodated in the recess.
  • a plurality of device modules containing a plurality of film-clad electrical devices are arranged in a case, and the plurality of device modules are arranged on the upper surface of each of the plurality of device modules.
  • a continuous groove and a cooling air channel recess were provided when they were arranged inside. Then, when the wiring was routed in the second case, the electrical wiring was accommodated in the groove and the cooling air channel recess. In this way, electrical wiring without enlarging the case shape can be assembled into the case. In other words, the case of the film-covered electrical device assembly can be reduced in size.
  • the first electric wiring or the second electric wiring is a wiring for a positive electrode and the other is a wiring for a negative electrode.
  • the device module housing is preferably made of insulating resin. Since the device module having the groove or recess is made of an insulating resin in this way, the wiring for the positive electrode and the wiring for the negative electrode can be insulated by the side wall of the groove or the recess. .
  • FIG. 1 is an external perspective view of a film-covered electrical device assembly according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is an assembled perspective view of the battery pack of FIG. 1 with an upper cover removed.
  • FIG. 3 is an enlarged perspective view of the periphery of the electrical box shown in FIG.
  • FIG. 4 is an assembled perspective view of the battery module of FIG.
  • FIG. 5 is a perspective view of the film-clad battery of FIG.
  • FIG. 6 is a schematic wiring diagram in the battery pack of FIG. 1.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view taken along the line X—X ′, FIG.
  • a battery module 12 that is a plurality of device modules is linearly arranged in a rectangular parallelepiped case 11. 1 is a battery pack. Then, on one end side of the battery module 12 in the arrangement direction, an electrical bot 14 for housing electrical components 13 such as safety plugs, fuses and relays is disposed adjacent to the battery module 12.
  • the battery module 12 houses a predetermined number of cell cases 15 stacked in the same direction as the arrangement direction of the battery modules 12 in the battery pack 1, It is fixed with a lid 122.
  • the casing 121 and the lid 122 of the battery module 12 are molded using resin.
  • Each cell case 15 holds the outer peripheral surface of a film-clad battery 16 that is a film-clad electrical device, sandwiched from both sides.
  • the cell case 15 is shaped so that an appropriate gap is formed between the film-clad batteries 16 in a state where the other cell cases 15 are laminated (FIG. 4).
  • the film-clad battery 16 includes a power generation element 161 having a positive electrode side active electrode, a negative electrode side active electrode, and an electrolyte solution (not shown) between the laminate films 162 and a heat-sealed portion 16. It has a sealed structure that is heat-sealed on the four sides of 2a.
  • the laminate film 162 is formed by laminating a metal film such as aluminum and a heat-sealable resin film.
  • the power generation element 161 of the film-clad battery 16 may be a laminated type composed of a positive electrode side active electrode and a negative electrode side active electrode laminated via a separator (not shown).
  • a positive electrode side active electrode and a negative electrode side active electrode are alternately stacked by stacking a belt-like positive electrode side active electrode and a negative electrode side active electrode through a separator, and then winding it in a flat shape. It may be a wound type with a different structure.
  • any power generation element used in a normal battery can be applied as long as it includes a positive electrode, a negative electrode, and an electrolyte.
  • a power generation element in a general lithium ion secondary battery includes a positive electrode plate coated with a positive electrode active material such as lithium manganese composite oxide and lithium cobalt oxide on both sides of an aluminum foil, and lithium doped or dedoped. It is formed by facing a negative electrode plate coated with a carbon material on both sides of a copper foil through a separator and impregnating it with an electrolyte containing a lithium salt.
  • the power generation element 161 include power generation elements of other types of chemical batteries such as a nickel metal hydride battery, a nickel cadmium battery, a lithium metal primary battery, a secondary battery, and a lithium polymer battery.
  • the present invention can also be applied to an electrical device in which an electrical device element such as a capacitor element exemplified by a capacitor such as an electric double layer capacitor or an electrolytic capacitor is sealed with an exterior film.
  • a positive electrode terminal 163 connected to the positive active electrode and a negative electrode terminal 164 connected to the negative active electrode are respectively provided. Extending opposite. Aluminum is often used for the positive electrode terminal 163, and copper or nickel is often used for the negative electrode terminal 164 due to its electrical characteristics.
  • a predetermined number of cell cases 15 are stacked and accommodated in the casing 121 of the battery module 12, and the battery modules 12 are assembled so as to be arranged in a plurality in the case 11. ing. In this way, the assemblability can be improved as compared with the case where a plurality of cell cases 15 are stacked in the case 11 and assembled.
  • each battery module 12 has a film outer battery 16 alone of about 3.6 V and battery module 12 can generate about 43 V. With 8 battery modules connected directly into battery pack 1 The voltage of about 350V can be supplied.
  • the eight battery module 12 groups are divided into four half, and the four battery modules 12 group connected in series are connected to each other through electrical parts 13 such as safety plugs, fuses and relays. Connected in series.
  • the 12 battery module groups divided into four are connected in series.
  • the first positive electrode wiring 17 is drawn out from the positive electrode side end of one battery module 12 group, and the first negative electrode wiring 19 is drawn out from the negative electrode side end.
  • the second positive electrode wiring 18 is drawn from the positive electrode side end of the other battery module 12 group, and the second negative electrode wiring 20 is drawn from the negative electrode side end.
  • the first negative wiring 19 and the second positive wiring 18 are connected via an electrical component 13 such as a fuse or a relay.
  • the eight battery modules 12 are connected in series.
  • the first positive electrode wiring 17, the second positive electrode wiring 18, the first negative electrode wiring 19, and the second negative electrode wiring 20 as described above are arranged in the case 11 toward the electrical box 14 as shown in FIG. It must be routed inside.
  • a recess 21 is formed on the upper surface of the battery module 12 group, which becomes a cooling air passage when the battery module 12 group is accommodated in the case 11. Has been. Using this recess 21, the first negative electrode wiring 19 and the second negative electrode wiring 20 are accommodated in the recess 21 and routed toward the electrical box 14.
  • each battery module 12 has a shape that protrudes upward at both ends in the direction orthogonal to the direction in which the cell cases 15 are arranged.
  • a groove 22 is formed on the upper surface of one of the two projecting parts, and the eight battery modules 12 are arranged in a straight line when arranged.
  • the first positive electrode wiring 17 and the second positive electrode wiring 18 are accommodated in such a continuous groove 22 and routed toward the electrical box 14.
  • the battery pack 1 can be prevented from being enlarged by effectively utilizing the shape of the battery module 12 during wiring.
  • the casing 121 of the battery module 12 in which the groove 22 is formed is formed of an insulating resin, the positive electrode wirings 17 and 18 and the negative electrode wirings 19 and 20 are insulated by the side walls of the groove 22. That power S.

Abstract

　絶縁対策とともに形状の小型化を図る。 　電池モジュール１２群の上面には、電池モジュール１２群をケース１１内に収容した際に冷却風路となる窪み部２１が形成されている。この窪み部２１内に第１の負極配線１９および第２の負極配線２０が収容されている。さらに、窪み部２１が形成されたために、各電池モジュール１２の上面の、セルケース１５の配列方向と直交する方向に関して両端となる部分が上方に突き出た形状になっている。このような２つの突出部のうちの一方の上面に溝２２が形成されている。この溝２２内に第１の正極配線１７および第２の正極配線１８が収容されている。

Description

明 細 書
フィルム外装電気デバイス集合体
技術分野
[0001] 本発明はケース内に複数のフィルム外装電気デバイスを収容配置したフィルム外 装電気デバイス集合体に関し、特にケース内に引き回される電気配線の組付構造に 関する。
背景技術
[0002] 近年、モータ駆動用の電池を搭載する電気自動車やハイブリッド電気自動車の開 発が急速に進められつつある。電気自動車等に搭載される電源に関しては、小型 · 軽量化と共に高容量化'高出力化が望まれている。そのため、単電池をケース内に て複数個接続した状態の組電池（電池パックと呼ばれる場合もある。 )が用いられて いる。
[0003] 組電池を小型'軽量化するため、単電池に関しては、正電極、負電極および電解 液を有する発電要素を平坦なアルミ製のラミネートフィルム間に収容してなるフィルム 外装電池が開発されている。これを用いた組電池は、複数のフィルム外装電池をケ ース内に積層させて収容した構成となってレ、る（特開平 11— 045689号公報参照）。
[0004] このような組電池ではケース内にバスバーやケーブル類などの配線を引き回す必 要がある。し力、しながら、従来の組電池ではフィルム外装電池に直に配線を組み付け ることはできないため、ケース内に配線のための組付スペースを設けなければならな かった。
[0005] このような配線組付スペースはケースの小型化を阻害する要因の一つであるため、 ケース内に配線組付スペースを効率的に設けることが求められていた。
発明の開示
[0006] 本発明は、上記従来技術の問題点に鑑み、小型化を図ることができるフィルム外装 電気デバイス集合体 (例えば電池パック）を提供することを目的とする。
[0007] 上記目的を達成するために、本発明のフィルム外装電気デバイス集合体は、第 1の ケース内に配列され、所定の個数のフィルム外装電気デバイスが積層して収容され た複数のデバイスモジュールと、複数のデバイスモジュールの各々の上面に形成さ れ、複数のデバイスモジュールを第 2のケース内に配列させたときに連続する溝部と を有する。この溝部内に第 1の電気配線が収容されている。
[0008] 複数のデバイスモジュールの各々の上面には、複数のデバイスモジュールを第 2の ケース内に配列させたときに連続して冷却風路となる窪み部がさらに形成されている
。この窪み部に第 2の電気配線が収容されていることが好ましい。
[0009] 上記のように構成された発明では、フィルム外装電気デバイスを複数収容した複数 のデバイスモジュールをケース内に配列し、複数のデバイスモジュールの各々の上 面に、該複数のデバイスモジュールをケース内に配列させたときに連続する溝部およ び冷却風路用窪み部を設けた。そして、第 2のケース内に配線を引き回す際、上記 の溝部および冷却風路用窪み部に電気配線を収容させた。このようにすると、ケース 形状を大きくすることなぐ電気配線をケース内に組み付けることが可能である。つま り、フィルム外装電気デバイス集合体のケースを小型化することができる。
[0010] また、上記の第 1の電気配線または第 2の電気配線のいずれか一方が正極用の配 線であり、他方が負極用の配線であることが可能である。この場合、デバイスモジユー ルの筐体は絶縁性の樹脂からなることが好ましレ、。このように溝部または窪み部が形 成されたデバイスモジュールが絶縁性の樹脂で出来ていることにより、溝部または窪 み部の側壁によって正極用の配線と負極用の配線とを絶縁することができる。
図面の簡単な説明
[0011] [図 1]本発明の一実施形態によるフィルム外装電気デバイス集合体の外観斜視図で ある。
[図 2]図 1の電池パックの上部カバーを取り除いた状態の組立斜視図である。
[図 3]図 2の電装ボックス周辺の拡大斜視図である。
[図 4]図 2の電池モジュールの組立斜視図である。
[図 5]図 4のフィルム外装電池の斜視図である。
[図 6]図 1の電池パック内の模式的な配線図である。
[図 7]図 2の X— X ' ,線に沿ってセノレケース間を切断した断面図である。
発明を実施するための最良の形態 [0012] 以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
[0013] 本実施形態のフィルム外装電気デバイス集合体は、図 1及び図 2に示すように、直 方体状のケース 11内に、複数のデバイスモジュールである電池モジュール 12を直 線的に配列させた電池パック 1である。そして、電池モジュール 12の配列方向一端 側において、安全プラグ、ヒューズやリレー類などの電装部品 13を収納する電装ボッ タス 14が電池モジュール 12に隣接配置されている。
[0014] 電池モジュール 12は、図 4に示すように筐体 121内に所定の個数のセルケース 15 を、電池パック 1内での電池モジュール 12の配列方向と同じ方向に積層させて収容 し、蓋 122で固定したものである。電池モジュール 12の筐体 121および蓋 122は樹 脂を使用して成形される。
[0015] 各セルケース 15はフィルム外装電気デバイスであるフィルム外装電池 16の外周面 を両側から挟んで保持するものである。そして、セルケース 15は、他のセルケース 15 を積層した状態でフィルム外装電池 16間に適当な隙間が形成されるような形状にな つている（図 4)。
[0016] フィルム外装電池 16は、図 5に示すように、不図示の正極側活電極、負極側活電 極、および電解液を有する発電要素 161をラミネートフィルム 162間に、熱融着部 16 2aの 4辺で熱融着して、密封した構造を有している。ラミネートフィルム 162はアルミ ニゥムなどの金属フィルムと熱融着性の樹脂フィルムを重ね合わせて形成したもので ある。
[0017] フィルム外装電池 16の発電要素 161は、不図示のセパレータを介して積層された 正極側活電極と負極側活電極とからなる積層型であってもよい。あるいは、帯状の正 極側活電極と負極側活電極とをセパレータを介して重ねこれを捲回した後、扁平状 に圧縮することによって正極側活電極と負極側活電極とが交互に積層された構造の 捲回型であってもよい。
[0018] また、発電要素 161としては、正極、負極および電解質を含むものであれば、通常 の電池に用いられる任意の発電要素が適用可能である。一般的なリチウムイオン二 次電池における発電要素は、リチウム 'マンガン複合酸化物、コバルト酸リチウム等の 正極活物質をアルミニウム箔の両面に塗布した正極板と、リチウムをドープ又は脱ド ープ可能な炭素材料を銅箔の両面に塗布した負極板とを、セパレータを介して対向 させ、それにリチウム塩を含む電解液を含浸させて形成される。発電要素 161として は、この他に、ニッケル水素電池、ニッケルカドミウム電池、リチウムメタル一次電池あ るいは二次電池、リチウムポリマー電池等、他の種類の化学電池の発電要素が挙げ られる。さらに、本発明は、電気二重層キャパシタなどのキャパシタゃ電解コンデンサ などに例示されるキャパシタ要素のような電気デバイス要素を外装フィルムで封止し た電気デバイスにも適用可能である。
[0019] フィルム外装電池 16の短手方向の熱融着部 162aからは、正極側活電極に接続さ れた正極用電極端子 163および負極側活電極に接続された負極用電極端子 164が それぞれ対向して延出している。正極用電極端子 163としてはアルミニウムが多く用 いられ、また、負極用電極端子 164としては銅またはニッケルがその電気的特性によ り多く用いられている。
[0020] 以上のように本実施形態では、電池モジュール 12の筐体 121内に所定の個数の セルケース 15を積層して収容し、この電池モジュール 12をケース 11内に複数配列 するように組み付けている。このようにすると、ケース 11内に複数のセルケース 15を 積層して組み付ける場合に比べて組立性を向上させることができる。
[0021] 次に、ケース 11内における電気配線の引き回しについて説明する。
[0022] 本実施形態では電池パック 1の電池モジュール 12は 8個、各電池モジュール 12内 に収容したセルケース 15は 12個用いられてレ、る。各セルケース 15のフィルム外装電 池 16単体で約 3. 6V、電池モジュール 12としたときは約 43Vを発電することができ、 8個の電池モジュールを直接接続して電池パック 1にした状態で約 350V程度の電圧 が供給できるようになってレ、る。
[0023] また、 8個の電池モジュール 12群が半分の 4個づつに分けられ、直列接続された 4 個の電池モジュール 12群どうしが安全プラグ、ヒューズやリレー類などの電装部品 1 3を介して直列接続されてレ、る。
[0024] 図 6を参照して説明すると、 4個づつに分けた電池モジュール 12群はそれぞれ直 列接続されている。一方の電池モジュール 12群の正極側端部からは第 1の正極配 線 17が引き出され、負極側端部からは第 1の負極配線 19が引き出されている。同様 に、他方の電池モジュール 12群の正極側端部からは第 2の正極配線 18が引き出さ れ、負極側端部からは第 2の負極配線 20が引き出されている。第 1の負極配線 19と 第 2の正極配線 18とは、ヒューズやリレー類などの電装部品 13を介して接続されて いる。こうして 8個の電池モジュール 12は直列接続されることになる。
[0025] 上述したような第 1の正極配線 17、第 2の正極配線 18、第 1の負極配線 19、第 2の 負極配線 20は図 2に示されるように電装ボックス 14に向けてケース 11内を引き回さ なければならない。
[0026] このとき、電池パック 1が大型化しないことを目的として、電池モジュール 12の形状 を利用して、上記の配線 17， 18， 19, 20を電池モジュール 12群に組み付けている
[0027] 具体的には図 2, 7を参照すると分かるように、電池モジュール 12群の上面には、 電池モジュール 12群をケース 11内に収容した際に冷却風路となる窪み部 21が形成 されている。この窪み部 21を利用して、窪み部 21内に第 1の負極配線 19および第 2 の負極配線 20を収容し、電装ボックス 14に向けて引き回している。
[0028] さらに、窪み部 21が形成されたために、各電池モジュール 12の上面の、セルケー ス 15の配列方向と直交する方向に関して両端となる部分が上方に突き出た形状に なっている。このような 2つの突出部のうちの一方の上面に溝 22を形成し、 8個の電 池モジュール 12を並べた際に一直線に連続するようにしてある。そして、このような連 続した溝 22内に第 1の正極配線 17および第 2の正極配線 18を収容して、電装ボック ス 14に向けて引き回している。
[0029] 以上のように、配線の引き回しの際に電池モジュール 12の形状を有効利用すること により、電池パック 1が大型化しないで済む。
[0030] また、溝 22が形成された電池モジュール 12の筐体 121は絶縁性の樹脂により形成 されているため、溝 22の側壁によって正極配線 17， 18と負極配線 19, 20とを絶縁 すること力 Sできる。

Claims

請求の範囲
[1] 第 1のケース内に配列され、所定の個数のフィルム外装電気デバイスが積層して収 容された複数のデバイスモジュールと、
前記複数のデバイスモジュールの各々の上面に形成され、前記複数のデバイスモ ジュールを第 2のケース内に配列させたときに連続する溝部とを有し、
前記溝部内に第 1の電気配線が収容されている、フィルム外装電気デバイス集合 体。
[2] 前記複数のデバイスモジュールの各々の上面には、前記複数のデバイスモジユー ルを前記ケース内に配列させたときに連続して冷却風路となる窪み部がさらに形成さ れており、前記窪み部に第 2の電気配線が収容されている、請求項 1に記載のフィル ム外装電気デバイス集合体。
[3] 前記第 1の電気配線または前記第 2の電気配線のいずれか一方が正極用の配線 であり、他方が負極用の配線である、請求項 2に記載のフィルム外装電気デバイス集 合体。
[4] 前記デバイスモジュールの筐体は絶縁性の樹脂からなる、請求項 1から 3のいずれ 力、 1項に記載のフィルム外装電気デバイス集合体。
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