WO2016031208A1 - 電池モジュールおよび電池パック - Google Patents

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WO2016031208A1
WO2016031208A1 PCT/JP2015/004195 JP2015004195W WO2016031208A1 WO 2016031208 A1 WO2016031208 A1 WO 2016031208A1 JP 2015004195 W JP2015004195 W JP 2015004195W WO 2016031208 A1 WO2016031208 A1 WO 2016031208A1
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battery
batteries
block
protrusion
assembled
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PCT/JP2015/004195
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慎也 本川
大輔 岸井
信行 中澤
啓介 清水
曉 高野
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パナソニックＩｐマネジメント株式会社
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    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Definitions

  • the present invention relates to a battery module and a battery pack.
  • a battery block such as a lithium ion battery is connected in parallel to form a battery block, and a plurality of battery blocks are connected in series or in parallel.
  • the configured battery module is used.
  • an object of this invention is to provide a highly safe battery module and battery pack.
  • the battery module according to the present invention includes a plurality of battery blocks.
  • Each of the plurality of battery blocks includes an assembled battery configured to include a plurality of batteries, a block holder that holds the assembled battery, and a metal plate.
  • the plurality of batteries are held inside the block holder with the positive electrode sides of the plurality of batteries aligned on one side and the negative electrode sides of the plurality of batteries aligned on the other side.
  • the metal plate is arranged on one electrode side of the positive electrode or the negative electrode of the plurality of batteries and outside the block holder.
  • the block holder is provided with a protrusion protruding toward the outside of the block holder on the other electrode side of the plurality of batteries.
  • the plurality of battery blocks are arranged adjacent to each other. Of the battery blocks adjacent to each other, the protrusion of one battery block is arranged to face the metal plate of the other battery block. The tip of the protrusion of one battery block is in contact with the metal plate of the other battery block.
  • a highly safe battery module and battery pack can be provided.
  • FIG. 1 is a perspective view of the appearance of the battery module.
  • FIG. 2 is a plan view of the battery module as viewed from the Z direction.
  • FIG. 3 is an exploded perspective view of the battery module.
  • FIG. 4 is a perspective view showing a state in which a plurality of battery blocks are accommodated in the lower case.
  • FIG. 5 is a plan view of a plurality of battery blocks accommodated in the lower case as viewed from the Z direction.
  • FIG. 6 is a perspective view showing the appearance of the battery block.
  • FIG. 7 is a partially enlarged view of the battery block.
  • FIG. 8A is a plan view of the battery block as viewed from the Z direction.
  • FIG. 8B is a plan view of the battery block as viewed from the x direction.
  • FIG. 8A is a plan view of the battery block as viewed from the Z direction.
  • FIG. 8B is a plan view of the battery block as viewed from the x direction.
  • FIG. 8C is a plan view of the battery block as viewed from the minus x direction.
  • FIG. 9 is an exploded perspective view of the battery block.
  • FIG. 10 is a plan view of the battery holder as viewed from the X direction.
  • FIG. 11 is a perspective view of the block holder.
  • FIG. 12 is a plan view of the block holder as viewed from the Z direction.
  • FIG. 13 is a plan view of the block holder as viewed from the Y direction.
  • FIG. 14 is a perspective view of the first block holder as viewed from the X direction.
  • FIG. 15 is a perspective view of the first block holder as viewed from the minus X direction.
  • FIG. 16 is a perspective view of the second block holder as viewed from the minus X direction.
  • FIG. 10 is a plan view of the battery holder as viewed from the minus x direction.
  • FIG. 9 is an exploded perspective view of the battery block.
  • FIG. 10 is
  • FIG. 17 is a perspective view of the second block holder as viewed from the X direction.
  • FIG. 18 is a perspective view showing the concept of modularizing the battery block.
  • FIG. 19 is a plan view seen from the Z direction showing the concept of modularizing two battery blocks.
  • FIG. 20 is a conceptual diagram.
  • FIG. 21 is a plan view of the battery block as viewed from the Z direction.
  • 22 is a cross-sectional view taken along the line BB of FIG.
  • FIG. 23 is a perspective view of FIG.
  • FIG. 24 is an exploded perspective view of the battery pack.
  • FIG. 25 is a plan view of a plurality of battery modules housed in a housing as viewed from the Z direction.
  • FIG. 26 is a perspective view showing how the battery module is attached to the housing.
  • FIG. 27 is a plan view of a state in which a plurality of battery modules are attached to the housing as viewed from the Z direction.
  • FIG. 28 is a conceptual diagram for explaining the bracket.
  • FIG. 29 is a perspective view of the housing.
  • FIG. 30 is a partially enlarged view of the housing.
  • FIG. 31 is a perspective view of the lid.
  • 32 is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG.
  • FIG. 33 is a partially enlarged view of FIG.
  • FIG. 34 is a partial cross-sectional view of the inside of the battery pack, showing how the battery module, the housing, and the lid are engaged.
  • FIG. 1 is a perspective view showing the external appearance of the battery module 100.
  • the X direction, the Y direction, and the Z direction are defined by FIG.
  • the direction of the arrow indicating each direction is a positive direction, and the direction opposite to the arrow is a negative direction.
  • the X direction means the plus X direction
  • the Y direction means the plus Y direction
  • the Z direction means the plus Z direction.
  • FIG. 2 is a plan view of the battery module 100 as viewed from the Z direction.
  • FIG. 3 is an exploded perspective view of the battery module 100.
  • FIG. 4 is a perspective view illustrating a state in which the plurality of battery blocks 10 are accommodated in the lower case 42.
  • FIG. 5 is a plan view of the plurality of battery blocks 10 accommodated in the lower case 42 as viewed from the Z direction.
  • the battery module 100 includes a plurality of battery blocks 10.
  • the battery module 100 houses a plurality of battery blocks 10 in an upper case 40 and a lower case 42.
  • the upper case 40 and the lower case 42 constitute a battery case.
  • a positive electrode terminal 44 and a negative electrode terminal 46 extend from the inside of the battery case on the side surface of the battery case viewed from the X direction.
  • the positive terminal 44 is connected to the positive terminal of the battery block, and the negative terminal 46 is connected to the negative terminal of the battery block. That is, the positive electrode terminal 44 is electrically connected to the positive electrodes of the plurality of batteries included in the battery module, and the negative electrode terminal 46 is electrically connected to the negative electrodes of the plurality of batteries included in the battery module.
  • the upper case 40 has an exhaust duct 48.
  • the exhaust duct 48 is a path for discharging gas out of the battery case when gas is ejected from the battery 1 constituting the battery block.
  • the gas ejected from the battery 1 is a gas ejected inside the outer can of the battery 1 to the outside of the outer can.
  • the harness holder 50 is a space in which signal lines are arranged.
  • the first metal plate 52 is for alleviating the influence of the gas on the lower case 42 when a high-temperature gas is released from the battery 1. Even when gas is discharged from the battery 1, the first metal plate 52 prevents the lower case 42 from being pierced by the pressure or heat of the gas and prevents the ECU held in the ECU holding portion 51 from being damaged.
  • the bracket 53 is a member for fixing to the automobile.
  • the bracket 53 is provided with a first protrusion 54 and a second protrusion 55.
  • FIG. 6 is a perspective view showing the external appearance of the battery block 10.
  • FIG. 7 is an enlarged view of the fourth protrusion (boss) 39 of the battery block 10.
  • FIG. 8A is a plan view of the battery block 10 as viewed from the Z direction.
  • FIG. 8B is a plan view of the battery block 10 viewed from the X direction.
  • FIG. 8C is a plan view of the battery block 10 as viewed from the minus X direction.
  • FIG. 9 is an exploded perspective view of the battery block 10.
  • FIG. 10 is a plan view of the battery holder 3 as viewed from the X direction.
  • FIG. 11 is a perspective view of the block holder.
  • FIG. 12 is a plan view of the block holder as viewed from the Z direction.
  • FIG. 13 is a plan view of the block holder as viewed from the Y direction.
  • FIG. 14 is a perspective view of the first block holder 17 as viewed from the X direction.
  • FIG. 15 is a perspective view of the first block holder 17 as seen from the minus X direction.
  • FIG. 16 is a perspective view of the second block holder as viewed from the minus X direction.
  • FIG. 17 is a perspective view of the second block holder as viewed from the X direction.
  • FIG. 18 is a perspective view showing the concept of modularizing two battery blocks.
  • FIG. 19 is a plan view seen from the Z direction showing the concept of modularizing two battery blocks.
  • FIG. 20 shows an image in which the fourth protrusion 39 presses the bottom side of the battery 1 of another battery block.
  • the battery block 10 includes a plurality of batteries 1.
  • the plurality of batteries 1 are accommodated in the battery holder 3.
  • Battery 1 is a chargeable / dischargeable secondary battery.
  • a cylindrical lithium ion battery is assumed as the secondary battery.
  • a nickel metal hydride battery, an alkaline battery, a sodium battery, or the like may be used.
  • Battery 1 has a mechanism for releasing gas generated inside the outer can.
  • a mechanism for releasing gas generated inside the outer can For example, an exhaust hole for releasing gas is provided in the positive electrode terminal.
  • One battery holder 3 includes six divided holders as shown in FIG.
  • One battery holder 3 includes three types of divided holders having different shapes.
  • the three types of split holders are referred to as a first split holder 7, a second split holder 9, and a third split holder 11.
  • the battery holder 3 is provided with a plurality of through holes 5 in order to accommodate a plurality of batteries 1.
  • the plurality of through holes 5 are arranged in a staggered pattern.
  • the battery holder 3 is made of a material having good thermal conductivity.
  • the battery holder can be formed by extrusion molding using, for example, aluminum as a main material.
  • segmentation holder 7 has the through-hole 5a.
  • the third divided holder 11 has a through hole 5b.
  • the through hole 5 a protrudes closer to the third divided holder 11 than the other through holes 5 of the first divided holder 7.
  • the through hole 5 b protrudes closer to the first divided holder 7 than the other through holes 5
  • the first assembled battery 56 is composed of one first divided holder 7 and two second divided holders 9.
  • the batteries 1 housed in the first assembled battery 56 are electrically connected in parallel.
  • One third divided holder 11 and two second divided holders 9 constitute a second assembled battery 58.
  • the batteries 1 housed in the second assembled battery 58 are electrically connected in parallel.
  • the plurality of batteries 1 are arranged in a staggered arrangement for each assembled battery.
  • the plurality of batteries 1 can have the positive electrode side of each battery aligned on one side and the negative electrode side of each battery aligned on the other side.
  • the battery 1 included in the first assembled battery 56 and the battery 1 included in the second assembled battery 58 are held by the battery block 10 so that the positional relationship between the positive electrode and the negative electrode is reversed.
  • the negative electrode current collector plate of the second assembled battery 58 is arranged on the same surface as the positive electrode current collector plate arranged in the first assembled battery 56, and the same surface as the negative electrode current collector plate arranged in the first assembled battery 56.
  • the positive electrode current collector plate of the second assembled battery 58 is disposed at the same position.
  • a space 6 is provided to ensure the insulation of these current collectors.
  • the through hole 5a and the through hole 5b protrude, it becomes a mark for alignment when assembling the battery holder.
  • the distance of the space 6, that is, the distance between the assembled batteries has a portion longer than the distance between the batteries included in the assembled battery.
  • a positive electrode current collector plate 13 is disposed on the positive electrode side of the battery 1, and a negative electrode current collector plate 15 is disposed on the negative electrode side of the battery 1.
  • the positive current collector 13 is electrically connected to the positive terminal of the battery 1, and the negative current collector 15 is electrically connected to the negative terminal of the battery 1.
  • a block holder, a reinforcing component 19, and a positive electrode lead 21 are arranged between the battery 1 and the negative electrode current collector plate 15.
  • a block holder and a negative electrode lead 27 are disposed between the battery 1 and the negative electrode current collector plate 15.
  • the battery 1 is bonded to the block holder with an adhesive 25.
  • the block holders arranged on the plus side and minus side in the X direction of the battery 1 are obtained by integrating the first block holder 17 and the second block holder 23 in order to hold the assembled battery.
  • an uneven shape or the like can be used.
  • the block holder can be formed of an insulating resin.
  • the positive electrode lead 21 electrically connects the positive electrode terminal of the battery 1 to the positive electrode current collector plate 13.
  • the negative electrode lead 27 electrically connects the negative electrode terminal of the battery 1 to the negative electrode current collector plate 15.
  • a second metal plate 31 is attached to the negative electrode current collector plate 15 via an insulating plate 29.
  • the open end of the battery outer can is crimped to fix the positive terminal and the sealing plate to the battery outer can.
  • the reinforcing component 19 is provided to reinforce the strength of the block holder when gas is released from the battery 1.
  • the reinforcing component 19 can be made of glass epoxy resin processed into a sheet shape.
  • the second metal plate 31 When the high temperature gas is released from the battery 1 of the other battery block arranged on the second metal plate 31 side, the second metal plate 31 has an effect of the high temperature gas on the battery 1 included in its own battery block. It is for relaxation.
  • the positive current collector 13 and the negative current collector 15 are provided with a first connection plate 60 or a second connection plate 62.
  • the first connection plate 60 and the second connection plate 62 By connecting the first connection plate 60 and the second connection plate 62, the self battery block and the other battery blocks are electrically connected in series.
  • the first connection plate 60 and the second connection plate 62 are bent in the vertical direction with respect to the positive electrode current collector plate 13 and the negative electrode current collector plate 15.
  • the first connection plate 60 and the second connection plate 62 are provided on the same side surface as the exhaust duct 48 in the battery module 100.
  • the first connection plate 60 and the second connection plate 62 are connected by, for example, laser welding.
  • the second block holder 23 is provided with a support 32.
  • the support 32 protrudes toward the outside of the second block holder 23.
  • the support body 32 is disposed so as to be in contact with the second connection plate 62, and functions as a support during pressurization.
  • the first connection plate 60 and the second connection plate 62 can also be arranged in a positional relationship such that the first connection plate 60 is in contact with the support body 32.
  • the block holder is provided with a first protrusion 33, a second protrusion 35, a third protrusion 37, and a fourth protrusion 39.
  • the first protrusion 33 and the fourth protrusion 39 are provided in a region where the positive electrode current collector plate 13 is disposed.
  • the second protrusion 35 and the third protrusion 37 are provided in a region where the negative electrode current collector plate 15 is disposed.
  • the first protrusion 33 is used to integrate the reinforcing component 19, the positive electrode lead 21, and the positive electrode current collector plate 13.
  • the first protrusion 33 is penetrated through the openings provided in the reinforcing component 19, the positive electrode lead 21, and the positive electrode current collector plate 13, and the tip of the first protrusion 33 is thermally welded.
  • the drawing shows a state before the first protrusion 33 is thermally welded.
  • the second protrusion 35 is used to integrate the negative electrode lead 27 and the negative electrode current collector plate 15 together.
  • the second protrusion 35 is passed through the opening provided in the negative electrode lead 27 and the negative electrode current collector plate 15, and the tip of the second protrusion 35 is thermally welded.
  • a place where the second protrusion 35 is provided is opened.
  • the drawing shows a state before the second protrusion 35 is thermally welded.
  • the negative electrode lead 27 is welded to the negative electrode side electrode of the battery 1.
  • the negative electrode lead 27 can be welded to the electrode on the negative electrode side of the battery 1 in a state where the negative electrode current collector plate 15 is fixed by thermal welding of the second protrusions.
  • the negative electrode lead 27 functions as a fuse.
  • the third protrusion 37 is provided to integrate the negative electrode lead 27, the negative electrode current collector plate 15, the insulating plate 29, and the second metal plate 31.
  • the third protrusion 37 is passed through the opening provided in the negative electrode lead 27, the negative electrode current collector plate 15, the insulating plate 29, and the second metal plate 31, and the tip of the third protrusion 37 is thermally welded.
  • the drawing shows a state before the third protrusion 37 is thermally welded.
  • the tip of the fourth protrusion 39 is in contact with the second metal plate 31 of another battery block.
  • the fourth protrusion 39 functions as a tension bar between the own battery block and another battery block.
  • FIGS. 21 to 23 illustrate specific configurations of the upper case 40 and the lower case 42.
  • a first connection plate 80 and a second connection plate 82 are used instead of the first connection plate 60 and the second connection plate 62.
  • 22 is a cross-sectional view taken along the line BB of FIG.
  • FIG. 23 is a perspective view of FIG.
  • the side surface on which the first connection plate 80 and the second connection plate 82 are arranged is arranged on the side surface side by covering the side surface with the first connection plate 80 and the second connection plate 82.
  • the case 40 can be prevented from being directly exposed to the gas.
  • the first connection plate 80 and the second connection plate 82 are bent in the vertical direction with respect to the positive electrode current collector plate 13 and the negative electrode current collector plate 15.
  • the upper case 40 is provided with a first partition 75
  • the lower case 42 is provided with a second partition 76 and a third partition 77.
  • the 1st partition 75, the 2nd partition 76, and the 3rd partition 77 are arrange
  • the first partition wall 75, the second partition wall 76, and the third partition wall 77 are formed to be thicker than the thickness of the other part of the side surface of the battery case provided with the first partition wall 75, the second partition wall 76, and the third partition wall 77.
  • FIG. 24 is an exploded perspective view of the battery pack 200.
  • FIG. 24 shows a state in which a plurality of battery modules 100 are accommodated in a housing 66 and a lid 64.
  • FIG. 25 is a plan view of the plurality of battery modules 100 housed in the housing 66 as viewed from the Z direction.
  • FIG. 26 is a perspective view showing a state in which the battery module 100 is attached to the housing 66.
  • FIG. 27 is a plan view from the Z direction showing a state in which a plurality of battery modules 100 are attached to the housing 66.
  • FIG. 28 is a conceptual diagram for explaining a bracket.
  • FIG. 29 is a perspective view of the housing 66.
  • FIG. 30 is a partially enlarged view of the housing 66, and is an enlarged view of the fifth protrusion 68 and the sixth protrusion 70.
  • FIG. FIG. 31 is a perspective view of the lid 64.
  • 32 is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG.
  • FIG. 33 is a partially enlarged view of FIG. 32 and is an enlarged view of the locking tool 72.
  • FIG. 34 is a partial cross-sectional view of the inside of the battery pack 200 showing how the battery module 100, the casing 66, and the lid 64 are engaged.
  • the exhaust port 49 is provided on the surface opposite to the surface on which the ECU holding portion 51 is provided. This is because when the gas discharged from the battery 1 passes through the exhaust duct 48 and is exhausted from the exhaust port 49 to the outside of the battery module 100, the gas does not affect the ECU. As shown in FIG. 25, the ECU holding part 51 and the exhaust port 49 of the adjacent battery module have the same direction inside the housing 66 so that the exhausted gas does not affect the ECU of the adjacent battery module. It is arranged to face.
  • FIG. 28 is a drawing for explaining the positional relationship when adjacent battery modules are fixed to the housing 66.
  • portions corresponding to the bracket 53 of FIG. 27 are hatched.
  • One bracket 53 is arranged for each hatched area.
  • the first protrusion 54 is provided with a hole. From the hole of the 1st protrusion part 54, the 6th protrusion 70 provided in the bottom face of the housing
  • the sixth protrusion 70 has a thread, and the first protrusion 54 is fixed to the bottom surface of the housing 66 by fastening a nut to the sixth protrusion 70.
  • the second protrusion 55 is fixed to the member 67 of the housing 66.
  • the 2nd protrusion part 55 is processed into the uneven
  • the adjacent battery modules 100 are attached to the member 67 such that the second protrusions 55 are alternately arranged on the member 67.
  • the battery modules are prevented from moving due to vibrations of the automobile or the like due to the positional restriction between the adjacent battery modules.
  • the member 67 is provided with a fifth protrusion 68 as shown in FIGS.
  • a fifth protrusion 68 protrudes from the hole provided in the second protrusion 55.
  • the fifth protrusion 68 is covered with the locking member 72 (see FIGS. 32 and 33) of the lid 64.
  • the locking tool 72 has a hole through which the fifth protrusion 68 passes, and includes a nut housing portion that houses the nut 74.
  • the tip of the fifth protrusion 68 protrudes from the locking tool 72 as shown in FIG. 34.
  • a thread is formed on the fifth protrusion 68, and a nut 74 is attached to a portion where the fifth protrusion 68 protrudes from the locking tool 72, and the second protrusion 55 and the lid 64 are fixed to the member 67.
  • the inner diameter of the stopper 72 is wider than the inner diameter of the portion through which only the fifth protrusion 68 passes.
  • the lid 64 can be fixed to the member 67 (housing 66) by the nut 74.
  • the battery block, battery module, and battery pack according to the present disclosure are useful as a power source for driving a motor, a backup power source, and the like of an electric vehicle.

Abstract

　電池モジュールは、複数の電池ブロックを含む。電池ブロックは、複数の電池を含む組電池と、組電池を保持するブロックホルダと、金属板を備える。複数の電池は、電池の正極側と負極側が揃えられ、ブロックホルダに保持される。ブロックホルダの外部には、突起又は金属板が配置される。隣り合う電池ブロックは、一方の電池ブロックの突起の先端が、他方の電池ブロックの金属板と接触する。

Description

電池モジュールおよび電池パック
　本発明は、電池モジュールおよび電池パックに関する。
　電気自動車等のモータ駆動用の電源として、又は家庭用若しくは産業用の電源として、リチウムイオン電池などの電池を並列接続して電池ブロックを構成し、複数の電池ブロックを直列又は並列に接続して構成した電池モジュールが利用されている。
特開２００７－２３４３６９号公報
　複数の電池を自動車等に搭載する場合、電池モジュールの安全性を確保する必要がある。そこで本発明は、安全性の高い電池モジュールおよび電池パックを提供することを目的とする。
　本発明に係る電池モジュールは、複数の電池ブロックを含んで構成される。複数の電池ブロックの各々は、複数の電池を含んで構成される組電池と、組電池を保持するブロックホルダと、金属板と、を備える。複数の電池は、複数の電池の正極側が一方側に揃えられ、複数の電池の負極側が他方側に揃えられて、ブロックホルダの内部に保持される。金属板は、複数の電池の正極又は負極の一方の電極側であって、ブロックホルダの外部に配置される。ブロックホルダは、複数の電池の他方の電極側に、ブロックホルダの外部に向かって突出した突起が設けられる。複数の電池ブロックは、互いに隣接するように配置される。互いに隣接する電池ブロックのうち一方の電池ブロックの突起は、他方の電池ブロックの金属板と対向するように配置される。一方の電池ブロックの突起の先端は、他方の電池ブロックの金属板と接触する。
　本発明によれば、安全性の高い電池モジュールおよび電池パックを提供しうる。
図１は電池モジュールの外観の斜視図である。 図２は電池モジュールをＺ方向から見た平面図である。 図３は電池モジュールの分解斜視図である。 図４は複数の電池ブロックが下ケースに収容された様子を示す斜視図である。 図５は下ケースに収容された複数の電池ブロックをＺ方向から見た平面図である。 図６は電池ブロックの外観を示す斜視図である。 図７は電池ブロックの部分拡大図である。 図８（ａ）は電池ブロックをＺ方向から見た平面図である。図８（ｂ）は電池ブロックをｘ方向から見た平面図である。図８（ｃ）は電池ブロックをマイナスｘ方向から見た平面図である。 図９は電池ブロックの分解斜視図である。 図１０は電池ホルダをＸ方向から見た平面図である。 図１１はブロックホルダの斜視図である。 図１２はブロックホルダをＺ方向から見た平面図である。 図１３はブロックホルダをＹ方向から見た平面図である。 図１４は第１ブロックホルダをＸ方向から見た斜視図である。 図１５は第１ブロックホルダを、マイナスＸ方向から見た斜視図である。 図１６は第２ブロックホルダを、マイナスＸ方向から見た斜視図である。 図１７は第２ブロックホルダをＸ方向から見た斜視図である。 図１８は電池ブロックをモジュール化する概念を示す斜視図である。 図１９は２つの電池ブロックをモジュール化する概念を示す、Ｚ方向から見た平面図である。 図２０は概念図である。 図２１は電池ブロックをＺ方向から見た平面図である。 図２２は図２１のＢ－Ｂ断面図である。 図２３は図２２を斜視図にしたものである。 図２４は電池パックの分解斜視図である。 図２５は筐体に収容された複数の電池モジュールをＺ方向から見た平面図である。 図２６は筐体に電池モジュールが取り付けられる様子を示した斜視図である。 図２７は複数の電池モジュールが筐体に取り付けられる様子をＺ方向から見た平面図である。 図２８はブラケットを説明するための概念図である。 図２９は筐体の斜視図である。 図３０は筐体の部分的な拡大図である。 図３１は蓋の斜視図である。 図３２は図３１のＡ－Ａ断面図である。 図３３は図３２の部分拡大図である。 図３４は電池モジュールと筐体と蓋とが係合される様子を示した、電池パック内部の部分的な断面図である。
　以下、実施形態の例を、図面を参照して具体的に説明する。参照される各図において、同一の部分には同一の符号を付し、同一の部分に関する重複する説明を原則として省略する。
　図１は、電池モジュール１００の外観を示す斜視図である。図１によって、Ｘ方向、Ｙ方向、Ｚ方向を定義した。各方向を示す矢印の向きがプラスの方向であり、矢印と反対側の向きがマイナスの方向である。以下の文章において、Ｘ方向とはプラスＸ方向を意味し、Ｙ方向とはプラスＹ方向を意味し、Ｚ方向とはプラスＺ方向を意味するものである。図２は、電池モジュール１００をＺ方向から見た平面図である。図３は、電池モジュール１００の分解斜視図である。図４は、複数の電池ブロック１０が下ケース４２に収容された様子を示す斜視図である。図５は、下ケース４２に収容された複数の電池ブロック１０をＺ方向から見た平面図である。
　電池モジュール１００は、複数の電池ブロック１０を含んで構成される。電池モジュール１００は、複数の電池ブロック１０を上ケース４０と下ケース４２に収容する。上ケース４０と下ケース４２により、電池ケースが構成される。電池ケースをＸ方向から見た側面には、正極端子４４と負極端子４６が電池ケースの内部から延出している。正極端子４４は電池ブロックの正極端子と接続され、負極端子４６は電池ブロックの負極端子と接続される。つまり、正極端子４４は、電池モジュールに含まれる複数の電池の正極と電気的に接続され、負極端子４６は、電池モジュールに含まれる複数の電池の負極と電気的に接続される。上ケース４０は、排気ダクト４８を有する。排気ダクト４８は、電池ブロックを構成する電池１よりガスが噴出した場合に、電池ケース外にガスを排出するための経路である。なお、電池１より噴出するガスとは、電池１の外装缶の内部で発生したガスが外装缶の外部に噴出するものである。ハーネスホルダ５０は、信号線が配置される空間である。第１金属板５２は、電池１より高温のガスが放出された場合に、下ケース４２に対するガスの影響を緩和するためのものである。電池１よりガスが放出された場合でも、第１金属板５２により、ガスの圧力や熱により下ケース４２に穴が空くのを防ぎ、ＥＣＵ保持部５１に保持されるＥＣＵの破損を防止する。ブラケット５３は、自動車に固定するための部材である。ブラケット５３には、第１突出部５４と第２突出部５５が設けられる。
　図６は、電池ブロック１０の外観を示す斜視図である。図７は、電池ブロック１０の第４突起（ボス）３９の拡大図である。図８（ａ）は、電池ブロック１０をＺ方向から見た平面図である。図８（ｂ）は、電池ブロック１０をＸ方向から見た平面図である。図８（ｃ）は、電池ブロック１０をマイナスＸ方向から見た平面図である。図９は、電池ブロック１０の分解斜視図である。図１０は、電池ホルダ３をＸ方向から見た平面図である。図１１は、ブロックホルダの斜視図である。図１２は、ブロックホルダをＺ方向から見た平面図である。図１３は、ブロックホルダをＹ方向から見た平面図である。図１４は、第１ブロックホルダ１７をＸ方向から見た斜視図である。図１５は、第１ブロックホルダ１７を、マイナスＸ方向から見た斜視図である。図１６は、第２ブロックホルダを、マイナスＸ方向から見た斜視図である。図１７は、第２ブロックホルダをＸ方向から見た斜視図である。図１８は、２つの電池ブロックをモジュール化する概念を示す斜視図である。図１９は、２つの電池ブロックをモジュール化する概念を示す、Ｚ方向から見た平面図である。図２０は、第４突起３９が他の電池ブロックの電池１の底部側を圧迫するイメージを示したものである。
　電池ブロック１０は、複数の電池１を含んで構成される。複数の電池１は、電池ホルダ３に収容される。
　電池１は、充放電可能な二次電池である。二次電池としては、円筒型のリチウムイオン電池を想定する。これ以外に、ニッケル水素電池、アルカリ電池、ナトリウム電池等を用いてもよい。
　電池１は、外装缶の内部で発生したガスを放出するための機構を有する。例えば、ガスを放出するための排気孔が、正極端子に設けられる。
　１つの電池ホルダ３は、図１０に図示されたように６つの分割ホルダを含んで構成される。１つの電池ホルダ３は、形状の異なる３種類の分割ホルダを含んで構成される。３種類の分割ホルダを、第１分割ホルダ７、第２分割ホルダ９、第３分割ホルダ１１と称する。電池ホルダ３は、複数の電池１を収容するために、複数の貫通孔５が設けられる。複数の貫通孔５は、千鳥型に配置される。電池ホルダ３は、熱伝導性の良い材料が用いられる。電池ホルダは、例えばアルミニウムを主材料として、押出成形によって成形できる。第１分割ホルダ７は、貫通孔５ａを有する。第３分割ホルダ１１は、貫通孔５ｂを有する。貫通孔５ａは、第１分割ホルダ７の他の貫通孔５よりも第３分割ホルダ１１側に突出している。貫通孔５ｂは、第３分割ホルダ１１の他の貫通孔５よりも第１分割ホルダ７側に突出している。
　１つの第１分割ホルダ７と２つの第２分割ホルダ９で第１組電池５６が構成される。第１組電池５６に収容される電池１は、電気的に並列に接続される。１つの第３分割ホルダ１１と２つの第２分割ホルダ９で第２組電池５８が構成される。第２組電池５８に収容される電池１は、電気的に並列に接続される。
　複数の電池１は、組電池ごとに、千鳥型の配置関係で整列配置される。複数の電池１は、組電池ごとに、各電池の正極側を一方側にそろえ、各電池の負極側を他方側にそろえられる。第１組電池５６に含まれる電池１と第２組電池５８に含まれる電池１とは、正極と負極の配置の位置関係が逆さになるように電池ブロック１０に保持される。このため、第１組電池５６に配置される正極集電板と同じ面に第２組電池５８の負極集電板が配置され、第１組電池５６に配置される負極集電板と同じ面に第２組電池５８の正極集電板が配置される。これらの集電体の絶縁性を担保するために空間６が設けられる。他方で貫通孔５ａおよび貫通孔５ｂが突出していることにより、電池ホルダを組み立てる際の位置あわせの目印となる。空間６の距離すなわち組電池間の距離は、組電池に含まれる電池間の距離よりも長い部分を有する。
　電池ブロック１０には、電池１の正極側に正極集電板１３が配置され、電池１の負極側に負極集電板１５が配置される。正極集電板１３は電池１の正極端子と電気的に接続され、負極集電板１５は電池１の負極端子と電気的に接続される。
　電池１と正極集電板１３との間には、ブロックホルダと補強部品１９と正極リード２１が配置される。電池１と負極集電板１５との間には、ブロックホルダと負極リード２７とが配置される。電池１は、接着剤２５でブロックホルダに接着される。
　電池１のＸ方向のプラス側とマイナス側に配置されるブロックホルダは、組電池を保持するために、第１ブロックホルダ１７と第２ブロックホルダ２３を一体化したものである。一体化には、凹凸形状などを用いることができる。ブロックホルダは、絶縁性の樹脂で形成できる。
　正極リード２１は、電池１の正極端子を正極集電板１３に電気的に接続する。
　負極リード２７は、電池１の負極端子を負極集電板１５に電気的に接続する。
　負極集電板１５には、絶縁板２９を介して、第２金属板３１が取り付けられる。
　円筒型の電池では電池の外装缶の開放端部がカシメられることにより、正極端子および封口板等が電池の外装缶に固定される。補強部品１９は、電池１からガスが放出される際に、ブロックホルダの強度を補強するために設けられる。補強部品１９は、シート形状に加工されたガラスエポキシ樹脂を用いることができる。
　第２金属板３１は、第２金属板３１側に配置された他の電池ブロックの電池１より高温のガスが放出された場合に、自己の電池ブロックに含まれる電池１に対する高温ガスの影響を緩和するためのものである。
　正極集電板１３および負極集電板１５には、第１接続板６０又は第２接続板６２が設けられる。第１接続板６０と第２接続板６２が接続されることにより、自己の電池ブロックと他の電池ブロックは電気的に直列に接続される。第１接続板６０および第２接続板６２は、正極集電板１３および負極集電板１５に対して、垂直方向に屈曲している。第１接続板６０と第２接続板６２は、電池モジュール１００において、排気ダクト４８と同じ側面に設けられる。第１接続板６０と第２接続板６２とは、例えばレーザー溶接により接続される。
　第２ブロックホルダ２３には、支持体３２が設けられる。支持体３２は、第２ブロックホルダ２３の外部に向かって突出している。第１接続板６０と第２接続板６２とを溶接する際に第１接続板６０は第２接続板６２に向けて加圧される。支持体３２は、第２接続板６２と接するように配置され、加圧の際の支えとして機能する。なお、第１接続板６０が支持体３２と接するような位置関係で、第１接続板６０と第２接続板６２とを配置することもできる。
　ブロックホルダには、第１突起３３、第２突起３５、第３突起３７、第４突起３９が設けられる。第１突起３３と第４突起３９は、正極集電板１３が配置される領域に設けられる。第２突起３５と第３突起３７は、負極集電板１５が配置される領域に設けられる。
　第１突起３３は、補強部品１９と正極リード２１と正極集電板１３とを一体化するために用いられる。第１突起３３を補強部品１９と正極リード２１と正極集電板１３に設けられた開口部を貫通させ、第１突起３３の先端を熱溶着する。なお、図面は、第１突起３３を熱溶着する前の状態を示している。
　第２突起３５は、負極リード２７と負極集電板１５とを一体化するために用いられる。第２突起３５を負極リード２７と負極集電板１５に設けられた開口部を貫通させ、第２突起３５の先端を熱溶着する。絶縁板２９と第２金属板３１において、第２突起３５が設けられる場所は開口されている。なお、図面は、第２突起３５を熱溶着する前の状態を示している。第２突起が熱溶着された後、負極リード２７が電池１の負極側の電極と溶接される。第２突起の熱溶着により、負極集電板１５が固定された状態のもと、負極リード２７を電池１の負極側の電極に溶接できる。負極リード２７は、ヒューズとして機能する。
　第３突起３７は、負極リード２７と負極集電板１５と絶縁板２９と第２金属板３１とを一体化するために設けられる。第３突起３７を負極リード２７と負極集電板１５と絶縁板２９と第２金属板３１に設けられた開口部を貫通させ、第３突起３７の先端を熱溶着する。なお、図面は、第３突起３７を熱溶着する前の状態を示している。
　第４突起３９の先端は、他の電池ブロックの第２金属板３１と接触する。第４突起３９は、自己の電池ブロックと他の電池ブロックとの間の突っ張り棒として機能する。第４突起３９により他の電池ブロックの電池１の底部側を圧迫することで、他の電池ブロックに含まれる電池１よりガスが放出された場合に、ガスの威力により該電池１が自己の電池ブロック側に移動するのを抑制する。
　図２１乃至図２３は、上ケース４０および下ケース４２の具体的な構成について説明するものである。図２１では、第１接続板６０および第２接続板６２に代わり、第１接続板８０および第２接続板８２が用いられている。図２２は、図２１のＢ－Ｂ断面図である。図２３は、図２２を斜視図にしたものである。
　自己の電池ブロックと他の電池ブロックとの間に形成される空間に、他の電池ブロックの電池１より高温のガスが放出された場合において、ガスの影響によって、該空間の側面を構成する電池ケースに穴が空くのを防ぐ必要がある。
　該空間において、第１接続板８０と第２接続板８２が配置される側面については、該側面を第１接続板８０と第２接続板８２で覆うことにより、該側面側に配置される上ケース４０が、ガスに直接晒されないようにすることができる。第１接続板８０および第２接続板８２は、正極集電板１３および負極集電板１５に対して、垂直方向に屈曲している。
　該空間の他の側面については、上ケース４０および下ケース４２の厚みを調整することで、ガスに対する強度を担保することができる。上ケース４０には第１隔壁７５が設けられ、下ケース４２には第２隔壁７６および第３隔壁７７が設けられる。第１隔壁７５、第２隔壁７６および第３隔壁７７は、自己の電池ブロックと他の電池ブロックとの間に配置される。第１隔壁７５、第２隔壁７６および第３隔壁７７は、それぞれが設けられた電池ケースの側面の他の部分の厚みよりも厚く形成され、該空間側に凸形状となるように形成される。
　図２４は、電池パック２００の分解斜視図である。図２４は、複数の電池モジュール１００が筐体６６に収容された様子と、蓋６４が示されている。図２５は、筐体６６に収容された複数の電池モジュール１００をＺ方向から見た平面図である。図２６は、筐体６６に電池モジュール１００が取り付けられる様子を示した斜視図である。図２７は、筐体６６に複数の電池モジュール１００が取り付けられる様子を示した、Ｚ方向からの平面図である。図２８は、ブラケットを説明するための概念図である。
　図２９は、筐体６６の斜視図である。
　図３０は、筐体６６の部分的な拡大図であり、第５突起６８と第６突起７０の拡大図である。図３１は、蓋６４の斜視図である。図３２は、図３１のＡ－Ａ断面図である。図３３は、図３２の部分拡大図であり、係止具７２の拡大図である。図３４は、電池モジュール１００と筐体６６と蓋６４とが係合される様子を示した、電池パック２００の内部の部分的な断面図である。
　全体的に直方体を有する電池ケースにおいて、排気口４９は、ＥＣＵ保持部５１が設けられる面と反対側の面に設けられる。電池１より排出されたガスが、排気ダクト４８を通り、排気口４９より電池モジュール１００の外部に排気される際に、ガスがＥＣＵに影響しないようにするためである。図２５に示されるように、排気されたガスが隣の電池モジュールのＥＣＵにも影響しないように、隣り合う電池モジュールのＥＣＵ保持部５１と排気口４９は、筐体６６の内部において同じ方向を向くように配置される。
　図２８は、隣り合う電池モジュールを筐体６６に固定する際の位置関係を説明するための図面である。図２８において、図２７のブラケット５３に対応する箇所に斜線を付した。斜線が付された領域ごとに、ブラケット５３が１つ配置される。第１突出部５４には穴が設けられている。第１突出部５４の穴からは筐体６６の底面に設けられる第６突起７０が突出する。第６突起７０はネジ山を有しており、第１突出部５４は第６突起７０にナットを締結して筐体６６の底面に固定される。第２突出部５５は、筐体６６のメンバー６７に固定される。第２突出部５５は、凹凸の形状に加工される。図２７に図示されたように、隣り合う電池モジュール１００は、互いの第２突出部５５がメンバー６７上に交互に配置されるように、メンバー６７に取り付けられる。隣り合う電池モジュールの第２突出部５５が交互に配置されることで、隣り合う電池モジュール同士で位置規制されることにより自動車の振動等により電池モジュールが動くのを防止する。
　メンバー６７は、図２９および図３０に図示されたように第５突起６８が設けられる。第２突出部５５に設けられた穴からは、第５突起６８が突出する。筐体６６に蓋６４を被せると、第５突起６８には、蓋６４の係止具７２（図３２、図３３参照）が被せられる。係止具７２は、第５突起６８が貫通する孔を有するとともに、ナット７４を収容するナット収容部を備える。筐体６６に蓋６４を被せると、図３４に図示されたように、第５突起６８の先端が係止具７２より突出する。第５突起６８にはネジ山が形成されており、第５突起６８が係止具７２より突出した部分にナット７４が取り付けられ、メンバー６７に第２突出部５５と蓋６４が固定される。係止具７２の内径は、第５突起６８のみを通す部分の内径よりも、ナット収容部の内径の方が広い。以上のようにしてナット７４によりメンバー６７（筐体６６）に蓋６４を固定することができる。
　本開示に係る電池ブロック、電池モジュールおよび電池パックは、電気自動車等のモータ駆動用の電源、バックアップ電源等に有用である。
１０　電池ブロック
１００　電池モジュール
２００　電池パック
１　電池
３　電池ホルダ
５、５ａ、５ｂ　貫通孔
６　空間
７　第１分割ホルダ
９　第２分割ホルダ
１１　第３分割ホルダ
１３　正極集電板
１５　負極集電板
１７　第１ブロックホルダ
１９　補強部品
２１　正極リード
２３　第２ブロックホルダ
２５　接着剤
２７　負極リード
２９　絶縁板
３１　第２金属板
３２　支持体
３３　第１突起
３５　第２突起
３７　第３突起
３９　第４突起
４０　上ケース
４２　下ケース
４４　正極端子
４６　負極端子
４８　排気ダクト
４９　排気口
５０　ハーネスホルダ
５１　ＥＣＵ保持部
５２　第１金属板
５３　ブラケット
５４　第１突出部
５５　第２突出部
５６　第１組電池
５８　第２組電池
６０、８０　第１接続板
６２、８２　第２接続板
６４　蓋
６６　筐体
６７　メンバー
６８　第５突起
７０　第６突起
７２　係止具
７４　ナット
７５　第１隔壁
７６　第２隔壁
７７　第３隔壁

Claims (9)

  1. 　複数の電池ブロックを含んで構成される電池モジュールであって、
    　前記複数の電池ブロックの各々は、複数の電池を含んで構成される組電池と、前記組電池を保持するブロックホルダと、金属板と、を備え、
    　前記複数の電池は、前記複数の電池の正極側が一方側に揃えられ、前記複数の電池の負極側が他方側に揃えられて、前記ブロックホルダの内部に保持され、
    　前記金属板は、前記複数の電池の正極又は負極の一方の電極側であって、前記ブロックホルダの外部に配置され、
    　前記ブロックホルダは、前記複数の電池の他方の電極側に、前記ブロックホルダの外部に向かって突出した突起が設けられ、
    　前記複数の電池ブロックは、互いに隣接するように配置され、
    　互いに隣接する電池ブロックのうち一方の電池ブロックの前記突起は、他方の電池ブロックの前記金属板と対向するように配置され、
    　前記一方の電池ブロックの前記突起の先端は、前記他方の電池ブロックの前記金属板と接触する、電池モジュール。
  2. 　前記複数の電池ブロックは、電池ケースに収容され、
    　前記複数の電池ブロックに含まれる電池ブロックの各々は、正極集電板および負極集電板を備え、
    　前記正極集電板は、第１接続板を有し、
    　前記負極集電板は、第２接続板を有し、
    　互いに隣接するように配置された電池ブロックのうちの一方の電池ブロックの第１接続板と他方の電池ブロックの第２接続板とが、接続され、
    　互いに接続された前記第１接続板および前記第２接続板は、前記電池ケースの表面を部分的に覆う、請求項１に記載された電池モジュール。
  3. 　前記ブロックホルダは、前記ブロックホルダの外部に向かって突出した支持体を備え、
    　前記支持体は、第１接続板又は第２接続板と接する、請求項２に記載された電池モジュール。
  4. 　前記電池ケースの内部において、前記電池ケースは、前記一方の電池ブロックと前記他方の電池ブロックとの間に対応する部分の厚みが、他の部分に対応する部分の厚みよりも厚く形成される、請求項２に記載された電池モジュール。
  5. 　前記複数の電池ブロックの各々は、複数の組電池を備え、
    　前記複数の電池は、組電池ごとに千鳥型の配置関係で整列配置され、
    　前記複数の組電池は、前記複数の電池の長手方向がそろえられて、前記ブロックホルダに保持され、
    　前記複数の組電池は、前記ブロックホルダに保持される組電池間の距離が前記組電池に含まれる電池間の距離よりも長い部分を有するように、前記ブロックホルダに保持される、請求項１に記載された電池モジュール。
  6. 　前記複数の電池の長手方向から見た平面視において、
    　前記複数の組電池に含まれる組電池の電池が、隣接する組電池に向かって突出するように配置されている、請求項５に記載の電池モジュール。
  7. 　前記複数の電池は、
    　前記複数の電池ブロックに含まれる電池ブロックの各々は正極集電板を備え、
    　前記複数の電池と前記正極集電板の間には補強部品が配置される、請求項１に記載の電池モジュール。
  8. 　前記複数の電池モジュールと、前記複数の電池モジュールを収容する筐体とを備えた電池パックであって、
    　前記複数の電池モジュールの各々の電池モジュールは、前記複数の電池の正極と電気的に接続された正極端子と、前記複数の電池の負極と電気的に接続された負極端子と、ＥＣＵと、を有し、
    　前記複数の電池モジュールは、前記筐体のメンバーにブラケットで固定され、
    　前記ブラケットは突出部を有し、
    　前記突出部は、凹凸形状に加工されており、
    　前記複数の電池モジュールのうち隣り合う電池モジュールは、前記隣り合う電池モジュールをそれぞれ固定するためのブラケットの突出部が、メンバー上に交互に配置されるように固定される、請求項１に記載の電池モジュールを備えた電池パック。
  9. 　前記メンバーは、突起を備え、
    　前記突出部は、前記突起を通すための穴を備え、
    　前記筐体には、係止具を備えた蓋が係合され、
    　前記係止具は、前記突起に向かって凸形状となるように形成され、ナットを収容するナット収容部を備え、
    　前記突起には、前記穴を介して前記ブラケットと前記係止具が被せられ、前記ナット収容部に収容されたナットが取り付けられ、
    　前記係止具の内径は、前記突起のみを通す部分の内径よりも、前記ナット収容部の内径の方が広い、請求項８に記載の電池パック。
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