WO2007032270A1 - 絶縁カバーおよびフィルム外装電気デバイス集合体 - Google Patents

絶縁カバーおよびフィルム外装電気デバイス集合体 Download PDF

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Hisako Nakano
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Nec Corporation
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 particularly to an insulating cover in the film external electrical device assembly.
  • a film-clad battery is a laminate film in which a power generation element composed of a positive electrode side active electrode, a negative electrode side active electrode, and an electrolyte solution is formed by laminating a metal film such as aluminum and a heat-fusible resin film. It is covered with.
  • the four opposite sides of the two laminated films covering the power generation element are hermetically sealed by heat sealing.
  • a film-like electrode terminal for a positive electrode is drawn out from one short side of the heat-bonded laminate film, and a film-like electrode terminal for a negative electrode is drawn out from the other short side.
  • the output voltage per film-covered battery is about 3 to 4 [V].
  • V voltage
  • a voltage of about 300 to 400 [V] is generally required. So to get the voltage you need, 1 About 00 film-clad batteries are required.
  • the number of battery cells so that the number of battery cells constituting one module is 50 [V] or less. Since the output voltage of one battery cell is about 3.6 [V], the output voltage of the module is about 43.2 [V] by connecting 12 battery cells in series. Therefore, in order to obtain about 300 to 400 [V] as a power source for an electric vehicle, 7 to 9 modules are configured, and these modules are connected by, for example, a bus bar to obtain a high voltage. After the electrical connection between the modules is completed, the electrically connected part is covered with an insulating cover in consideration of safety when handling the battery pack.
  • an object of the present invention is to provide an insulating cover and a film-covered electrical device assembly that can ensure safety during work for connecting modules.
  • the insulating cover of the present invention includes a device module in which a predetermined number of film-covered electrical devices are stacked and electrode terminals of each film-covered electrical device are electrically connected by a bus bar.
  • An insulating cover that is configured to cover the bus bars of a plurality of device modules arranged in parallel, and is attached to the device module so that the device modules are in contact with each other by contacting the bus bars of adjacent device modules.
  • a module bus bar to be connected to is provided.
  • the insulating cover of the present invention includes a module bus bar for electrically connecting the device modules to each other, and is attached to the device module to be adjacent to the device module.
  • the bus bars of the vise module are electrically connected to each other. Therefore, since the final electrical connection between the device modules is made by installing the insulation cover, the total voltage of the device modules should be kept relatively safe at 50V or less before installing the insulation cover. At this stage, the work can be performed in a safe state.
  • the insulating cover of the present invention may have a plurality of module covers corresponding to individual device modules, and the module covers may be connected to each other by module bus bars. With this configuration, when the number of device modules is increased or decreased, the number of module covers can be increased or decreased accordingly.
  • the insulating cover of the present invention may have a bus bar cover portion that covers the module bus bar attached to the side end portion of each module cover force module cover. This configuration is safe because the module bus bar is not exposed.
  • the insulating cover of the present invention may be configured such that the bus bar cover portion forms a cooling path through which cooling air for cooling the module bus bar passes.
  • the bus bar cover portion forms a cooling path through which cooling air for cooling the module bus bar passes.
  • a predetermined number of film-covered electrical devices are stacked, and the electrode terminals of each film-covered electrical device are electrically connected by a bus bar to form a device module.
  • a film-covered electrical device assembly including a plurality of arranged device modules and having the insulating cover of the present invention.
  • the final electrical connection between the device modules is made by attaching the insulating cover. Therefore, the total voltage of the device modules is set to a predetermined relatively safe voltage, thereby insulating the device modules. Work can be performed in a relatively safe state before the cover is attached.
  • FIG. 1 is an external view showing an example of a film-clad battery constituting an electric device assembly of the present invention. It is a perspective view.
  • FIG. 2 is an exploded perspective view showing an example of a cased film battery constituting the electrical device assembly of the present invention.
  • FIG. 3 is an exploded perspective view of a battery module constituting the electric device module assembly of the present invention.
  • FIG. 4 is an exploded perspective view of an electrical device module assembly and an insulating cover according to the present invention.
  • FIG. 5 is a view obtained by rotating FIG. 4 by 180 degrees.
  • FIG. 6 is a plan view of an electric device joule assembly and an insulating cover according to the present invention.
  • a film-sheathed battery 10 shown in FIG. 1 is a non-illustrated positive electrode side active electrode, negative electrode side active electrode, and a power generation element 11 having an electrolyte solution, hermetically packaged by two laminated films 12, and the output voltage is About 3.6V.
  • the laminate film 12 is a film formed by laminating a metal film such as aluminum and a heat-sealable resin film.
  • the laminate film 12 surrounds the power generation element 11 and has two upper and lower laminate films 12. The four opposite sides are hermetically sealed by heat sealing.
  • the power generation element of the film-clad battery includes a laminated type composed of a positive electrode side active electrode and a negative electrode side active electrode laminated via a separator, a strip-shaped positive electrode side active electrode, and a negative electrode side active electrode.
  • a wound type in which a positive electrode side active electrode and a negative electrode side active electrode are alternately laminated by stacking the electrodes through a separator and then compressing them in a flat shape.
  • the power generation element 11 of the film external battery 10 shown in FIG. 1 may be either the above-described stacked type or wound type.
  • a positive electrode plate and a negative electrode plate used in a general lithium ion secondary battery can be used for the positive electrode side active electrode and the negative electrode side active electrode.
  • a positive electrode plate in which a positive electrode active material such as lithium manganese composite oxide or lithium cobaltate is applied on both sides of an aluminum foil, and a lithium-doped carbon material that can be dedoped can be used in both copper foil and the like.
  • the power generation element 11 can be obtained by making a negative electrode plate applied to the surface face each other through a separator and impregnating it with an electrolytic solution containing a lithium salt.
  • any power generation element used in a normal battery is acceptable as long as it includes a positive electrode, a negative electrode, and an electrolyte, or the design can be changed as appropriate.
  • a positive electrode terminal 13 connected to the positive electrode side active electrode is drawn from one short side of the film-clad battery 10, and the negative electrode side is drawn from the other short side.
  • a negative electrode terminal 14 connected to the active electrode is drawn out.
  • the materials for the positive electrode terminal 13 and the negative electrode terminal 14 are selected in consideration of their electrical characteristics.In this example, the positive electrode terminal 13 is made of aluminum, and the negative electrode terminal 14 is made of copper or nickel. Using.
  • one film-clad battery 10 having the above structure is housed in a cell case 20, and the film-clad battery 10 (hereinafter referred to as "cased film battery 26") accommodated in a cell case 20. ) Are integrated together by a predetermined number to constitute the battery module 30.
  • the structure of the cell case 20 is shown in FIG. 2, and the structure of the battery module 30 is shown in FIG.
  • the cell case 20 includes a case main body 21, a frame 22, and a force.
  • the case body 21 has a substantially frame-shaped bottom plate 23 and a side wall 24 raised from the periphery of the bottom plate 23, and has a shape and dimensions that can accommodate the film-clad battery 10 of FIG. .
  • the frame 22 has a shape and size that can be fitted inside the side wall 24 of the case body 21. Further, the frame 22 is put on the film-clad battery 10 accommodated in the case body 21, thereby sandwiching the periphery of the film-clad battery 10 with the bottom plate 23 of the case body 21. Further, seven through holes 25 are formed in the bottom plate 23 of the case body 21.
  • These through holes 25 are formed at positions that do not overlap with the film-covered battery 10 housed in the case body 21 and the frame body 22 covered on the film-covered battery 10. Designed to communicate with the front and back.
  • the positive electrode terminal 13 and the negative electrode terminal 14 of the film-clad battery 10 accommodated in the cell case 20 are connected to the outside of the cell case 20 through two notches 27 provided on the short side of the case body 21. Each bow I was kicked out! [0023] [Battery module]
  • the battery module 30 accommodates twelve cased film batteries 26 in a module case having a resin holding member 31 and a cover plate 32, and these cased film batteries 26 are integrated. It is.
  • the holding member 31 includes a side plate 33 and arms 34 that project from the four corners of the side plate 33 toward the lid plate 32. Further, inside each arm 34, a substantially L-shaped guide groove 35 in which the four corners of the case-equipped film battery 26 (cell case 20) and the cover plate 32 can be respectively fitted is formed along the longitudinal direction. Yes.
  • the 12 case-cased film batteries 26 are accommodated inside the four arms 34 according to the guide of the guide groove 35, and are laminated in the thickness direction.
  • the cover plate 32 is fitted inside the four arms 34 according to the guidance of the guide groove 35 after the twelve case-cased film batteries 26 are accommodated inside the arms 34. Then, the cover plate 32 comes into contact with the case-cased film battery 26a closest to the stacking direction.
  • the length of the arm 34 is longer than the total thickness of the twelve case-cased film batteries 26 by the thickness of the cover plate 32. For this reason, the surface of the cover plate 32 fitted inside the arm 34 after the twelve case-cased film batteries 26 and the end face of the arm 34 are flush with each other.
  • a number of ribs are formed on the surfaces of the side plate 33 and the arm 34 for reinforcement.
  • the side plate 33 of the holding member 31 is formed with a plurality of rod insertion holes 36 communicating with the through holes 25 (see FIG. 2 for details) provided in the cell case 20 of the case-equipped film battery 26. Yes.
  • the lid plate 32 is also formed with a plurality of bolt insertion holes 37 that communicate with the through holes 25.
  • the elongated hollow fixing member (rod 38) inserted from the rod insertion hole 36 penetrates all the cased film batteries 26.
  • a screw (not shown) is formed on the inner peripheral surface of the rod 38, and a bolt 39 inserted from the bolt insertion hole 37 of the cover plate 32 is formed on the screw formed on the inner peripheral surface of the rod 38. It is screwed.
  • the holding member 31, the twelve case-cased film batteries 26 and the lid plate 32 are integrated (modularized) by seven rods 38 penetrating them.
  • a rectangular head 40 is formed at the other end of the rod 38, and a rectangular recess (not shown) into which the head 40 can be fitted is formed at the periphery of the rod insertion hole 36. This is at one end of the rod 38 that penetrates the cased film battery 26. This is to prevent the rod 38 from co-rotating when the bolt 39 is screwed together.
  • the depth of the recess is set to be equal to or greater than the thickness of the head 40 so that the head 40 of the rod 38 fitted in the recess does not protrude the surface force of the side plate 33.
  • a recess in which the head 41 of the bolt 39 can be fitted is formed on the periphery of the bolt insertion hole 37 of the lid plate 32. This is to prevent the head 41 of the bolt 39 screwed into the rod 38 from protruding the surface force of the lid plate 32.
  • the inner diameter of the bolt insertion hole 37 is smaller than the outer diameter of the rod 38.
  • the rod 38 penetrating the cased film battery 26 a in contact with the cover plate 32 is not further inserted into the bolt insertion hole 37.
  • the distance between the side plate 33 and the cover plate 32 of the holding member 31 holding the plurality of cased film batteries 26 is defined by the length of the rod 38.
  • the metal rod 38 has higher dimensional accuracy than the holding member 31 and the lid plate 32 made of resin. For this reason, the distance between the side plate 33 and the lid plate 32 of the holding member 31 can be defined more accurately. Then, the distance between the side plate 33 and the cover plate 32 of the holding member 31 is accurately defined, so that the plurality of cased film batteries 26 therebetween are pressurized in the stacking direction with a uniform pressure. It will be.
  • the twelve case-cased film batteries 26 modularized as described above are electrically connected in series via a nose bar 42 spanned between the upper and lower arms 34. With this connection, the output voltage of the battery module 30 is about 43V.
  • the number of cased film batteries 26 constituting the battery module 30 is not limited to twelve. However, in general, it is said that if it is 50V or less, it will be able to escape from immediate death due to electric shock, and the power from the viewpoint of safety is preferably the number where the output voltage is 50V or less.
  • Fig. 4 shows an exploded perspective view of the battery pack and insulating cover of this example.
  • Fig. 5 shows a perspective view of Fig. 4 as rotated 180 degrees.
  • Figure 6 shows a plan view of the battery pack and insulation strength bar of this example.
  • the battery modules 30 shown in FIGS. 4 and 5 are not yet electrically connected at this stage. That is, the output voltage of each battery module 30 is in a relatively safe state of 50V or less.
  • the insulating covers 100 and 200 are composed of a plurality of module covers 100a. In this example, each of the insulating covers 100 and 200 is composed of eight module covers 100a. In this example, two insulating covers 100 and 200 are used.
  • the insulating cover 100 has eight module covers 100a that are independent of each other, whereas the insulating cover 200 has each module cover 100a having a module bus bar 101. Connected and integrated. If the number of battery modules 30 is increased or decreased by configuring the insulating covers 100 and 200 with a plurality of module covers 100a instead of an integrated structure, the number of module covers 100 is increased or decreased accordingly. Can be easily accommodated
  • a side end portion of the module cover 100a is provided with a bus bar attaching portion 103 for attaching the module bus bar 101 and a bus bar cover portion 102 for covering the module bus bar 101.
  • the module bus bar 101 is half covered with the bus bar cover portion 102.
  • the module bus bar 101 is configured such that the other end of the module bus bar 101 is attached to the bus bar mounting portion 103 of the other module cover 100a, so that the bus bar first bar portion 102 of one module cover 100a and the other module cover 100a It is covered with the bus bar cover portion 102.
  • one module bus bar 101 is covered by the bus bar cover portion 102 of each module cover 100a by connecting two module covers 100a, and cannot be directly touched from the outside.
  • the bus bar cover portion 102 is formed not on the same plane as the bus bar attaching portion 103 but with a step, thereby forming a space between the bus bar for module 101. By making this space function as a cooling path, the module bus bar 101 that has generated heat can be effectively cooled without providing a separate cooling path.
  • the shape of the bus bar cover part 102 may be formed in the same plane as the bus bar mounting part 103, which is not limited to the shape formed by providing a step on the bus bar mounting part 103.
  • Each insulation cover 100, 200 is provided with a bus bar 42 of a battery module 30 arranged in parallel. The side forces on both sides are also attached to the battery module 30 so as to cover the module bus bar 101. Since the insulating module cover 100a covers the module bus bar 101, the module bus bar 101 is prevented from being exposed and safety is ensured. Here, in the insulating cover 100 that does not include the module bus bar 101, each module cover 100a is individually attached to each battery module 30.
  • the insulating cover 200 integrated by the module bus bar 101 is connected to each module cover 100a by attaching the insulating force bar 200 to the force that allows each module cover 100a to be attached to each battery module 30.
  • the module bus bar 101 is pressed against the bus bar 42 of the battery module 30.
  • each battery module 30 is in an electrically independent state, so the output voltage is approximately 43 V.
  • each battery module 30 is connected in series by the module bus bar 101. Connected to about 350V.
  • the work of sequentially connecting the battery modules with the bus bar exposed is performed, but since the output voltage increases as the connection is made, the connection work is dangerous.
  • the bus bar 42 is exposed before the insulating cover 200 is attached.
  • the output voltage is 50 V or less, the operation can be performed in a relatively safe state.
  • the insulating cover 200 of the present embodiment is electrically connected to each other and the high voltage of 50 V or more at the same time when the insulating cover 200 is attached, so that the operator directly touches the module bus bar 101.
  • the battery modules 30 can be electrically connected without any problem.
  • the connection between the module bus bar 101 and the bus bar 42 of the battery module 30 will be described with reference to FIG. 4 and FIG.
  • the battery module 30a and the battery module 30b arranged adjacent to the battery module 30a will be described as an example.
  • the bus bar 42a is arranged at a position closest to the battery module 30b side among the bus bars 42 attached to the battery module 30a.
  • the bus bar 42b is arranged at a position closest to the battery module 30a side among the bus bars 42 attached to the battery module 30b.
  • the bus bar 42a and the bus bar 42b are also adjacent to each other.
  • the module bus bar 101a corresponds to the bus bar 42a and the bus bar 42b. That is, the module bus bar 10la is pressed against the bus bar 42a and the bus bar 42b, whereby the bus bar 42a and the bus bar 42b are electrically connected by the module bus bar 101a.
  • the other parts are connected in the same manner.
  • the film-clad electrical device is a film-clad battery as an example.
  • the film-clad electrical device constituting the electrical device assembly of the present invention is not limited to a film-clad battery.
  • an electrical device element that accumulates electrical energy and generates gas by chemical reaction or physical reaction such as a capacitor element such as an electric double layer capacitor or a capacitor element, such as an electrolytic capacitor, is used as an exterior film.
  • film-encased electrical devices sealed with are also included.

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Abstract

　セルケース（２０）内に収納されたフィルム電池（２１）が所定の個数積層され、各フィルム電池（２１）の電極端子がバスバー（４２）によって電気的に接続されることで電池モジュール（３０）が構成されている。絶縁性樹脂からなる絶縁カバー（２００）は、並列配置された複数の電池モジュール（３０）のバスバー（４２）を覆う。この絶縁カバー（２００）には、隣接する電池モジュール（３０）のバスバー（４２）同士に当接して電池モジュール（３０）同士を電気的に接続させるモジュール用バスバー（１０１）が設けられている。

Description

明 細 書
絶縁カバーおよび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、特にフィルム外装電気デバイス集合体内の絶縁カバ 一に関する。
背景技術
[0002] 近年、電動モータを駆動源とする電気自動車やハイブリッド電気自動車 (以下、単 に「電気自動車等」 ヽぅ）の開発が急速に進められつつある。電気自動車等に搭載 される電動モータの電源には、電気自動車等の操縦特性や一充電走行距離等を向 上させるために、小型軽量ィ匕が求められる。このため、特開 2001— 76691号公報等 に開示されているフィルム外装電池が開発されている。また、この種のフィルム外装 電池をケース内に多数収容して所望の出力電圧が得られるようにした電池パック（「 組電池」と呼ばれることもある）が開発されている。特開 2001— 76691号公報等には フィルム外装電池の基本構造が開示されて 、る。
[0003] フィルム外装電池は、正極側活電極、負極側活電極、及び電解液からなる発電要 素がアルミニウムなどの金属フィルムと熱融着性の榭脂フィルムとを重ね合わせてな るラミネートフィルムによって被覆されたものである。尚、発電要素を被覆している 2枚 のラミネートフィルムの対向する 4辺は、熱融着によって気密に封止されている。また 、熱融着されたラミネートフィルムの一方の短辺からは、フィルム状の正極用電極端 子が引き出され、他方の短辺からはフィルム状の負極用電極端子が弓 Iき出されて 、 る。
[0004] フィルム外装電池 1個あたりの出力電圧は 3〜4[V]程度である。実用的な出力電 圧を得るためには、多数のフィルム外装電池を直列に電気接続する必要がある。し 力しながら、接続されるフィルム外装電池の数が多くなると、実装、運搬、保管等に手 間が掛かる。例えば、電動モータによって自動車を走行させるためには、一般的に 3 00〜400[V]程度の電圧が必要とされる。よって、必要とする電圧を得るためには 1 00個程度のフィルム外装電池が必要となる。し力し、これら大量のフィルム外装電池 はバラバラの状態では非常に扱い難ぐ電池パックの組立にも手間や時間を要する。
[0005] そこで、フィルム外装電気デバイスを所定個数ずつモジュールィ匕することによって、 大量のフィルム外装電気デバイスを取り扱う際の利便性を向上させる手法が採用さ れる。
[0006] 1つのモジュールを構成する電池セルの個数は出力電圧が 50[V]以下となるよう に電池セルの個数を設定することが安全性の観点からは望ま 、。 1つの電池セル の出力電圧は、約 3. 6 [V]であるので、 12個の電池セルを直列接続することでモジ ユールの出力電圧は、約 43. 2[V]となる。よって、電気自動車の電源として 300〜4 00 [V]程度を得るためには、 7〜9個のモジュールを構成しておき、これらモジユー ルを例えばバスバーによって接続し高電圧を得る。モジュール間の電気的な接続が 終了した後は、組電池を取り扱う際の安全性を考慮して電気的接続がなされた部分 は絶縁性のカバーで覆われる。
発明の開示
[0007] 組電池の最終的な使用形態は絶縁カバーで覆われることで安全性が確保されて!ヽ るものの、モジュール同士を接続する作業中にぉ ヽてはモジュールを接続して!/、る バスバーが露出している状態にあり、接続作業は危険を伴うものである。
[0008] そこで、本発明は、モジュール間を接続する作業中の安全を確保することができる 絶縁カバーおよびフィルム外装電気デバイス集合体を提供することを目的とする。
[0009] 上記目的を達成するため、本発明の絶縁カバーは、フィルム外装電気デバイスが 所定の個数積層され、各フィルム外装電気デバイスの電極端子がバスバーによって 電気的に接続されることでデバイスモジュールが構成され、並列配置された複数の デバイスモジュールのバスバーを覆うように取り付けられた絶縁カバーにおいて、 デバイスモジュールに取り付けられることで、隣接するデバイスモジュールのバスバ 一同士に当接してデバイスモジュール同士を電気的に接続させるモジュール用バス バーが設けられて 、ることを特徴とする。
[0010] 本発明の絶縁カバーは、デバイスモジュール同士を電気的に接続させるモジユー ル用バスバーを備えており、デバイスモジュールに取り付けられることで隣接するデ バイスモジュールのバスバー同士を電気的に接続させる。よって、絶縁カバーを取り 付けることでデバイスモジュール同士の最終的な電気的な接続がなされるため、デバ イスモジュールの総電圧を 50V以下の比較的安全としておくことで、絶縁カバーを取 り付ける前の段階では安全な状態で作業を行うことができる。
[0011] また、本発明の絶縁カバーは、デバイスモジュールの個々に対応した複数のモジュ 一ルカバーを有し、各モジュールカバー同士がモジュール用バスバーによって接続 されてなるものであってもよい。このような構成とすることで、デバイスモジュールの個 数を増やしたり減らしたりした場合、これに応じてモジュールカバーの枚数を増減さ せて対応させることができる。
[0012] また、本発明の絶縁カバーは、各モジュールカバー力 モジュールカバーの側端 部に取り付けられたモジュール用バスバーを覆うバスバーカバー部を有するものであ つてもよい。この構成の場合、モジュール用バスバーが露出していないので安全であ る。
[0013] また、本発明の絶縁カバーは、バスバーカバー部がモジュール用バスバーを冷却 するための冷却風が通過する冷却路を構成するものであってもよい。この場合、バス バーカバー部を冷却路として機能させることで、別途冷却路を構成することなく発熱 したモジュール用バスバーを冷却することができる。
[0014] 本発明のフィルム外装電気デバイス集合体はフィルム外装電気デバイスが所定の 個数積層され、各フィルム外装電気デバイスの電極端子がバスバーによって電気的 に接続されることでデバイスモジュールが構成され、並列配置された複数のデバイス モジュールカゝらなるフィルム外装電気デバイス集合体であって、本発明の絶縁カバ 一を有するものである。
[0015] 本発明によれば、絶縁カバーを取り付けることでデバイスモジュール同士の最終的 な電気的な接続がなされるため、デバイスモジュールの総電圧を所定の比較的安全 な電圧としておくことで、絶縁カバーを取り付ける前の段階では比較的安全な状態で 作業を行うことができる。
図面の簡単な説明
[0016] [図 1]本発明の電気デバイス集合体を構成するフィルム外装電池の一例を示す外観 斜視図である。
[図 2]本発明の電気デバイス集合体を構成するケース入りフィルム電池の一例を示す 分解斜視図である。
[図 3]本発明の電気デバイスジュール集合体を構成する電池モジュールの分解斜視 図である。
[図 4]本発明の電気デバイスジュール集合体および絶縁カバーの分解斜視図である [図 5]図 4を 180度回転させて見た図である。
[図 6]本発明の電気デバイスジュール集合体および絶縁カバーの平面図である。 発明を実施するための最良の形態
[0017] 以下、本発明の電気デバイス集合体の実施形態の一例について詳細に説明する。
[0018] [フィルム外装電池]
まず、本例の電池パックを構成しているフィルム外装電池について図 1を参照しな 力 説明する。図 1に示すフィルム外装電池 10は、不図示の正極側活電極、負極側 活電極、及び電解液を有する発電要素 11を 2枚のラミネートフィルム 12によって気密 に包装したものであり、出力電圧は約 3. 6Vである。ラミネートフィルム 12は、アルミ- ゥムなどの金属フィルムと熱融着性の榭脂フィルムとを重ね合わせてなるフィルムで あって、発電要素 11を包囲して 、る上下 2枚のラミネートフィルム 12の対向する 4辺 は熱融着によって気密に封止されている。
[0019] ここで、フィルム外装電池の発電要素には、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と、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を交互に積層させた捲回型とがある。図 1に示すフィルム外 装電池 10の発電要素 11は、上記積層型及び捲回型のいずれであってもよい。さら に、上記正極側活電極及び負極側活電極には、一般的なリチウムイオン二次電池に おいて用いられている正極板及び負極板を用いることができる。すなわち、リチウム' マンガン複合酸ィ匕物、コバルト酸リチウム等の正極活物質をアルミニウム箔などの両 面に塗布した正極板と、リチウムをドープ'脱ドープ可能な炭素材料を銅箔などの両 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 解液を含浸させることによって上記発電要素 11を得ることができる。もっとも、発電要 素 11は、正極、負極および電解質を含むものであればよぐ通常の電池に用いられ る任意の発電要素をそのまま、或いは適宜設計変更して適用可能である。
[0020] 再び図 1を参照すると、フィルム外装電池 10の一方の短辺からは、上記正極側活 電極に接続された正極用電極端子 13が引き出され、他方の短辺からは、上記負極 側活電極に接続された負極用電極端子 14が引き出されている。正極用電極端子 13 及び負極用電極端子 14の素材は、その電気的特性を考慮して選択されるが、本例 では、正極用電極端子 13にアルミニウム、負極用電極端子 14に銅又はニッケルを 用いた。
[0021] 本例の電池パックでは、上記構造を有するフィルム外装電池 10が 1つずっセルケ ース 20に収容され、セルケース 20に収容されたフィルム外装電池 10 (以下「ケース 入りフィルム電池 26」 )が所定個数ずつ一体ィ匕されて電池モジュール 30を構成して いる。セルケース 20の構造を図 2に示し、電池モジュール 30の構造を図 3に示す。
[0022] [セノレケース]
図 2に示すように、セルケース 20は、ケース本体 21と枠体 22と力も構成されている 。ケース本体 21は、略枠状の底板 23と、底板 23の周縁から立ち上げられた側壁 24 とを有し、側壁 24の内側に図 1のフィルム外装電池 10を収容可能な形状及び寸法を 有する。一方、枠体 22は、ケース本体 21の側壁 24の内側に嵌合可能な形状及び寸 法を有する。また、枠体 22は、ケース本体 21に収容されたフィルム外装電池 10の上 に被せることによって、フィルム外装電池 10の周縁をケース本体 21の底板 23との間 に挟持する。また、ケース本体 21の底板 23には、 7個の貫通孔 25が形成されている 。これら貫通孔 25は、ケース本体 21内に収容されたフィルム外装電池 10、及びその フィルム外装電池 10の上に被せられた枠体 22と重複しない位置に形成されており、 ケース入りフィルム電池 26の表裏面に連通するように設計されている。尚、セルケー ス 20に収容されたフィルム外装電池 10の正極用電極端子 13及び負極用電極端子 14は、ケース本体 21の短辺に設けられている 2つの切り欠き 27を通してセルケース 20の外部にそれぞれ弓 Iき出されて!/、る。 [0023] [電池モジュール]
次に、電池モジュール 30について説明する。図 3に示すように、電池モジュール 30 は、榭脂製の保持部材 31及び蓋板 32を有するモジュールケース内に 12個のケース 入りフィルム電池 26を収容し、これらケース入りフィルム電池 26を一体化したもので ある。
[0024] 保持部材 31は、側板 33と、側板 33の四隅から蓋板 32に向けて突設されたアーム 34とを有する。さらに、各アーム 34の内側には、ケース入りフィルム電池 26 (セルケ ース 20)及び蓋板 32の四隅がそれぞれ嵌合可能な略 L字形の案内溝 35が長手方 向に沿って形成されている。 12個のケース入りフィルム電池 26は、案内溝 35の案内 に従って 4本のアーム 34の内側に収容され、厚み方向に積層されて 、る。
[0025] 蓋板 32は、 12個のケース入りフィルム電池 26がアーム 34の内側に収容された後 に、同じく案内溝 35の案内に従って 4本のアーム 34の内側に嵌め込まれる。そして、 蓋板 32は積層方向最も手前のケース入りフィルム電池 26aに当接する。ここで、ァー ム 34の長さは、 12個のケース入りフィルム電池 26の厚みの合計よりも蓋板 32の厚み 分だけ長い。このため、 12個のケース入りフィルム電池 26に次いでアーム 34の内側 に嵌め込まれた蓋板 32の表面とアーム 34の端面とは面一になつている。尚、側板 3 3及びアーム 34の表面には、補強のために多数のリブが形成されている。
[0026] さらに、保持部材 31の側板 33には、ケース入りフィルム電池 26のセルケース 20に 設けられている貫通孔 25 (詳しくは図 2参照）と連通するロッド挿入孔 36が複数形成 されている。また、蓋板 32には、同じく貫通孔 25と連通するボルト挿入孔 37が複数 形成されている。ロッド挿入孔 36から挿入された細長中空の固定部材 (ロッド 38)は 全てのケース入りフィルム電池 26を貫くこととなる。さらに、このロッド 38の内周面に は不図示の螺子が形成されており、蓋板 32のボルト揷入孔 37から挿入されたボルト 39がロッド 38の内周面に形成されている螺子に螺合されている。すなわち、保持部 材 31、 12個のケース入りフィルム電池 26及び蓋板 32は、これらを貫く 7本のロッド 38 によって一体化（モジュール化）されている。尚、ロッド 38の他端には矩形の頭部 40 が形成され、ロッド挿入孔 36の周縁には頭部 40が嵌合可能な矩形の凹部 (不図示） が形成されている。これは、ケース入りフィルム電池 26を貫通したロッド 38の一端に ボルト 39を螺合するに際して、ロッド 38が共回りすることがないようにするためである 。さらに、この凹部に嵌合したロッド 38の頭部 40が側板 33の表面力も突出することが な 、ように、凹部の深さは頭部 40の厚み以上とされて 、る。
[0027] また、蓋板 32のボルト挿入孔 37の周縁にもボルト 39の頭部 41が嵌合可能な凹部 が形成されている。これは、ロッド 38に螺合されたボルト 39の頭部 41が蓋板 32の表 面力 突出しな 、ようにするためである。
[0028] ここで、ボルト挿入孔 37の内径は、ロッド 38の外径よりも小さい。このため、蓋板 32 に当接しているケース入りフィルム電池 26aを貫通したロッド 38がさらにボルト揷入孔 37に挿入されることはない。これにより、複数のケース入りフィルム電池 26を挟持して いる保持部材 31の側板 33と蓋板 32との間の距離をロッド 38の長さによって規定して いる。また、金属製のロッド 38は、榭脂製の保持部材 31及び蓋板 32に比べて寸法 精度が高い。このため、保持部材 31の側板 33と蓋板 32との間の距離をより正確に 規定することができる。そして、保持部材 31の側板 33と蓋板 32との間の距離が正確 に規定されることで、その間の複数のケース入りフィルム電池 26が均一な圧力によつ て積層方向に加圧されることとなる。
[0029] 上記のようにしてモジュール化された 12個のケース入りフィルム電池 26は、上下の アーム 34間に架け渡されたノ スバー 42を介して直列に電気接続されている。この接 続により電池モジュール 30の出力電圧は約 43Vとなる。もっとも、電池モジュール 30 を構成するケース入りフィルム電池 26の個数は 12個に制限されるものではな 、。伹 し、一般的に 50V以下であれば感電による即死を免れるとされており、安全性の観点 力 は、出力電圧が 50V以下となる個数が望ましい。
[0030] [電池パックおよび絶縁カバー]
図 4に本例の電池パックおよび絶縁カバーの分解斜視図を示す。また、図 5に図 4 を 180度回転させて見た斜視図を示す。また、図 6に本例の電池パックおよび絶縁力 バーの平面図を示す。本例の電池パック 50は、電池モジュール 30が 8個並列配置さ れてなる。図 4および図 5に示す各電池モジュール 30はまだこの段階では電気的に 接続されていない。すなわち、各電池モジュール 30の出力電圧は 50V以下の比較 的安全な状態にある。 [0031] 絶縁カバー 100、 200は複数のモジュールカバー 100aからなるものであり、本例の 場合、 1枚の絶縁カバー 100、 200はそれぞれ 8枚のモジュールカバー 100aからな る。そして、本例では 2枚の絶縁カバー 100、 200が用いられる力 絶縁カバー 100 は 8枚のモジュールカバー 100aがそれぞれ独立しているのに対し、絶縁カバー 200 は各モジュールカバー 100aがモジュール用バスバー 101によって接続され一体化 されている。絶縁カバー 100、 200を一体的な構成とせず、複数のモジュールカバー 100aで構成することで電池モジュール 30の個数を増やしたり減らしたりした場合、こ れに応じてモジュールカバー 100の枚数を増減させて容易に対応させることができる
[0032] モジュールカバー 100aの側端部分は、モジュール用バスバー 101を取り付けるバ スバー取り付け部 103と、モジュール用バスバー 101を覆うバスバーカバー部 102が 設けられている。一方のモジュールカバー 100aのバスバー取り付け部 103にモジュ ール用バスバー 101の一端側が取り付けられた状態では、モジュール用バスバー 10 1はバスバーカバー部 102によって半分覆われている。モジュール用バスバー 101 は、モジュール用バスバー 101の他端側が他方のモジュールカバー 100aのバスバ 一取り付け部 103に取り付けられることで、一方のモジュールカバー 100aのバスバ 一力バー部 102と他方のモジュールカバー 100aのバスバーカバー部 102とによって 覆われることとなる。すなわち、 1つのモジュール用バスバー 101は、 2枚のモジユー ルカバー 100aを接続することによって各モジュールカバー 100aのバスバーカバー 部 102によって覆われ、外部から直接触れることができないようになる。また、本実施 形態では、バスバーカバー部 102はバスバー取り付け部 103と同一面内になく段差 をつけて形成されており、これによりモジュール用バスバー 101との間に空間が形成 される。この空間を冷却路として機能させることで、別途冷却路を設けることなく発熱 したモジュール用バスバー 101を有効に冷却することができる。なお、バスバーカバ 一部 102の形状は、バスバー取り付け部 103に段差をつけて形成されたものに限定 されるものではなぐバスバー取り付け部 103と同一面内に形成されているものであ つてもよい。
[0033] 各絶縁カバー 100、 200は並列配置された電池モジュール 30のバスバー 42が配 列されている両側面側力もモジュール用バスバー 101を覆うようにして電池モジユー ル 30に取り付けられる。絶縁性のモジュールカバー 100aがモジュール用バスバー 1 01を覆うことでモジュール用バスバー 101が剥き出しになるのを防止し、安全性が確 保される。ここで、モジュール用バスバー 101を備えていない絶縁カバー 100は、各 モジュールカバー 100aが各電池モジュール 30に個別に取り付けられる。
[0034] 同様に、モジュール用バスバー 101によって一体化された絶縁カバー 200も各モ ジュールカバー 100aが各電池モジュール 30に取り付けられることとなる力 絶縁力 バー 200を取り付けることで各モジュールカバー 100aを接続しているモジュール用 バスバー 101が電池モジュール 30のバスバー 42に押し付けられることとなる。絶縁 カバー 200を取り付ける前までは、各電池モジュール 30は電気的に独立した状態で あるので出力電圧は約 43Vである力 絶縁カバー 200を取り付けることで各電池モジ ユール 30がモジュール用バスバー 101によって直列接続され約 350Vとなる。
[0035] 従来、バスバーが剥き出しの状態で順次電池モジュールを接続する作業が行われ ていたが、接続するにつれ出力電圧が高くなるため、その接続作業は危険を伴うもの であった。し力しながら、本実施形態の場合、絶縁カバー 200を取り付ける前はバス バー 42が剥き出しの状態であるが、出力電圧が 50V以下であるため比較的安全な 状態で作業を行うことができる。つまり、本実施形態の絶縁カバー 200は、その取り付 けと同時に各モジュール用バスバー 101同士の電気的な接続がなされて 50V以上 の高電圧となるので、作業者は直接モジュール用バスバー 101に触れることもなく各 電池モジュール 30を電気的に接続することができる。
[0036] ここで、モジュール用バスバー 101と電池モジュール 30のバスバー 42の接続につ いて図 4および図 6を参照して説明する。なお、ここでは電池モジュール 30aとこれに 隣接して配置される電池モジュール 30bとを例に説明する。
[0037] バスバー 42aは、電池モジュール 30aに取り付けられているバスバー 42のうち、電 池モジュール 30b側に最も近い位置に配置されている。バスバー 42bは、電池モジュ ール 30bに取り付けられているバスバー 42のうち、電池モジュール 30a側に最も近い 位置に配置されて 、る。電池モジュール 30aと電池モジュール 30bとが隣接して配置 されることによりバスバー 42aとバスバー 42bも隣接することとなる。これら 2つの隣接 するバスバー 42aとバスバー 42bに対応するのがモジュール用バスバー 101aである 。すなわち、このモジュール用バスバー 10 laがバスバー 42aとバスバー 42bに押し 付けられることでバスバー 42aとバスバー 42bとがモジュール用バスバー 101aによつ て電気的に接続されることとなる。他の箇所も同様にして接続がなされる。
これまでは、フィルム外装電気デバイスがフィルム外装電池である場合を例にとって 、本発明の実施形態を説明してきた。しかし、本発明の電気デバイス集合体を構成 するフィルム外装電気デバイスは、フィルム外装電池に限られない。例えば、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代表されるキャパシタ要素 のような、電気工ネルギを内部に蓄積し化学反応または物理反応でガスが発生しうる 電気デバイス要素を外装用のフィルムで封止したフィルム外装電気デバイスも含まれ る。

Claims

請求の範囲
[1] フィルム外装電気デバイスが所定の個数積層され、前記各フィルム外装電気デバ イスの電極端子がバスバーによって電気的に接続されることでデバイスモジュールが 構成され、並列配置された複数の前記デバイスモジュールの前記バスバーを覆うよう に取り付けられる絶縁カバーにぉ 、て、
前記デバイスモジュールに取り付けられることで、隣接する前記デバイスモジュール の前記バスバー同士に当接して前記デバイスモジュール同士を電気的に接続させる モジュール用バスバーが設けられていることを特徴とする絶縁カバー。
[2] 前記デバイスモジュールの個々に対応した複数のモジュールカバーを有し、前記 各モジュールカバー同士が前記モジュール用バスバーによって接続されてなる、請 求項 1に記載の絶縁カバー。
[3] 前記各モジュールカバーは、前記モジュールカバーの側端部に取り付けられた前 記モジュール用バスバーを覆うバスバーカバー部を有する、請求項 2に記載の絶縁 カバー。
[4] 前記バスバーカバー部が前記モジュール用バスバーを冷却するための冷却風が 通過する冷却路を構成する、請求項 3に記載の絶縁カバー。
[5] フィルム外装電気デバイスが所定の個数積層され、前記各フィルム外装電気デバ イスの電極端子がバスバーによって電気的に接続されることでデバイスモジュールが 構成され、並列配置された複数の前記デバイスモジュールカゝらなるフィルム外装電気 デバイス集合体であって、
請求項 1な!、し 4の 、ずれか 1項に記載の絶縁カバーを有するフィルム外装電気デ バイス集合体。
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