WO2018155093A1

WO2018155093A1 - 二次電池モジュール

Info

Publication number: WO2018155093A1
Application number: PCT/JP2018/002841
Authority: WO
Inventors: 正至仲元; 英樹本間
Original assignee: 日立オートモティブシステムズ株式会社
Priority date: 2017-02-27
Filing date: 2018-01-30
Publication date: 2018-08-30
Also published as: JP6876120B2; JPWO2018155093A1

Abstract

電圧検出用端子とバスバーとの接続工数を簡素化しつつも電圧検出用端子とバスバーとの接合を信頼性高く行うことを課題とする。本発明の電池モジュール（１００）は、複数の電池（１）を並べ、互いにバスバー（７）で接続された電池群と、電池群上に配置された基板（８）と、を備え、バスバー（７）の一部は基板（８）側に突出した突出部（１７）を有し、基板（１７）は、基板（８）から突出し突出部（１７）と嵌り合う嵌合部（１６）を有する端子部（９）を備え、突出部（１７）と、端子部（９）は、嵌合部（１６）との嵌め合いを案内するガイド部（１４、１５ａ）を有し、突出部（１７）及び端子部（９）の一方は変形部（１３）を有する。

Description

二次電池モジュール

　本発明は、二次電池モジュールに関する。

　従来、再充電可能な二次電池の分野では、鉛電池、ニッケル－カドミウム電池、ニッケル－水素電池等の水溶液系電池が主流であった。しかしながら、電気機器の小型化、軽量化が進むにつれ、高エネルギー密度を有するリチウム二次電池が着目され、その研究、開発及び商品化が急速に進められた。

　一方、地球温暖化や枯渇燃料の問題から電気自動車（ＥＶ）や駆動の一部を電気モーターで補助するハイブリッド電気自動車（ＨＥＶ）が各自動車メーカーで開発され、その電源として高容量で高出力な二次電池が求められるようになってきた。このような要求に合致する電源として、高電圧を有する非水溶液系のリチウム二次電池が注目されている。特に角形リチウム二次電池はパック化した際の体積効率が優れているため、ＨＥＶ用あるいはＥＶ用として角形リチウム二次電池の開発への期待が高まっている。

　一方で、電池パック化する際に作業効率も考慮する必要がある。特許文献１には作業効率の向上をするために、電圧検出用端子を接続端子７４ａの穴に挿入して互いに接続する構造が開示されている。このように電圧検出用端子とバスバーとの接続工数を短縮化しようとすると、電圧検出線とバスバーを嵌め合わす構造が最も早くなる。

特開２０１３－１１００４０号公報

　しかし特許文献１に記載のように電圧検出用端子とバスバーとを単純に嵌め合わせただけでは、電圧検出用端子とバスバーの位置にばらつきがあるため接続部の位置調整が必要となり、調整が不十分の場合、その後の接合工程で信頼性の高い接合が出来ない、といった課題がある。本発明は、当該課題を解決することを目的とする。

　本願は上記課題を解決する手段を複数含んでいるが、その一例を挙げるならば、本発明の電池モジュール（１００）は、複数の電池（１）を並べ、互いにバスバー（７）で接続された電池群と、電池群上に配置された基板（８）と、を備え、バスバー（７）の一部は基板（８）側に突出した突出部（１７）を有し、基板（１７）は、基板（８）から突出し突出部（１７）と嵌り合う嵌合部（１６）を有する端子部（９）を備え、突出部（１７）と、端子部（９）は、嵌合部（１６）との嵌め合いを案内するガイド部（１４、１５ａ）を有し、突出部（１７）及び端子部（９）の一方は変形部（１３）を有することを特徴とする。

　　本発明によれば、電圧検出用端子を容易に位置決めしてバスバーと簡単に接続できるようにした二次電池モジュールを提供することができる。またほかの目的として、電圧検出用端子とバスバー部に発生する応力を緩和する接続信頼性の高い二次電池モジュールを提供することができる。

本発明の二次電池モジュールを示す分解斜視図である。実施例１に係るバスバーと電圧検出用端子を示す斜視図である。実施例１に係るバスバーと電圧検出用端子の接合状態を示す斜視図である。実施例１の変形例に係る電圧検出用端子を示す斜視図である。

　以下、実施例を図面を用いて説明する。

　≪実施例１≫
　図１は、実施例１に係る二次電池モジュール１００を示す分解斜視図である。なお、以降で上下左右前後という言葉を使用する場合には、図１の右下に記載の方向と対応する方向を指す。

　二次電池モジュール１００は、二次電池１、セルホルダ２ａ、２ｂ、一対のエンドプレート３、一対のサイドプレート４、二次電池１から噴出したガスを遮蔽するガス遮蔽板５、バスバーカバー６、バスバー７、基板８、電圧検出用端子９、上部カバー１０から構成されている。

　二次電池１はセルホルダ２ｂを介して積層され、その両端に端部のセルホルダ２ａが配置される構造となり、電池群を構成する。そして、端部のセルホルダ２ａの外にはエンドプレート３が配置され、電池群を両端から前後方向に押圧するように構成している。そして電池群の左右方向からは一対のサイドプレート４で押圧される構造となっている。なお、エンドプレート３は端部のセルホルダ２ａとねじで固定される構造となっている。また、端部のセルホルダ２ａには二次電池モジュールの外部端子と接続する端子台２ａ１が設けられている。

　二次電池１の上面にはガス排出弁１ａが設けられており、その上を覆うようにガス遮蔽板５が配置される構造となっている。このガス遮断板５が配置されることによって、二次電池からのガスが直接基板８にかかることなくなり、電池が過充電池になったとしても電池制御が不可能になるのを避けることができる。

　続いてバスバーカバー６について説明する。本実施形態ではバスバーカバー６はガス遮蔽板５の左右に配置される。このバスバーカバー６は二次電池１の外部端子を露出させる穴が開いており、その穴に対応してバスバー７が配置される。なお、本実施形態ではバスバーカバーは左右に分割される構造となっているが、左右のバスバーカバー６が連結されて一つの部材で構成されていてもよい。

　バスバーカバー６上には電圧検出用端子９が設けられた基板８配置されている。そして基板８上には上部カバー１０が配置される。

　続いて本発明の特徴となる電圧検出用端子９とバスバー７との嵌め合い構造について説明する。図２は電圧検出用端子９とバスバー７を互いに嵌め合わせる前の図である。

　バスバー７には上方向に突出する突出部１７が設けられている。この突出部の先端には、二つの傾斜部１４ａ、１４ｂが設けられており、先端に向かうにつれて徐々に幅が狭くなる第一ガイド部１４を有する構造になっている。また本実施形態ではこの傾斜部１４ａ、１４ｂは上下前後の面と並行になるように設けられている。このように、寸法校差によって前後方向に突出部１７がずれたとしても、第一ガイド部１４によって穴１５ｂに導かれる構造となっている。

　一方で電圧検出用端子９は先端に嵌合部１６を設けている。この嵌合部１６は、穴１５ｂと突出部の挿入方向（本実施形態では上方向）に向かうにつれて幅が狭くなるように傾斜する傾斜部１５ａ１、１５ａ２によって構成される第二ガイド部１５ａによって形成されている。また、本実施形態ではこの傾斜部１５ａ１、１５ａ２はそれぞれ上下左右の面と並行に設けられている。このように、寸法校差によって左右方向に突出部１７がずれたとしても、第二ガイド部１５ａによって穴１５ｂに導かれる構造となっている。

　このように本実施形態では第一ガイド部１４及び第二ガイド部１５ａによって、前後方向及び左右方向に突出部１７がずれたとしても、バスバー７と電圧検出用端子９の位置調整が不要とした上で確実に接続部（突出部１７と嵌合部１６）を確実に接続することが可能となる。

　さらに本実施形態では電圧検出用端子９に上下方向に変形した変形部１３を有する構造とした。このような構造にすることによって、第一ガイド部１４及び第二ガイド部１５ａによって発生した前後方向または左右方向、もしくは前後方向及び左右方向の位置ずれによって発生した応力を変形部１３で吸収することが可能となり、電圧検出用端子９とバスバー７との間に発生する応力を緩和する構造となっている。そのため、その後の電圧検出用端子９とバスバー７との溶接工程での溶接信頼性が向上する。

　なお本実施形態では第一ガイド部１４及び第二ガイド部１５ａの二つのガイド部を用いる構造としたが、第一ガイド部１４または第二ガイド部１５ａのどちらか一方だけ設けるようにしてもよい。

　このように本実施形態では前後方向または左右方向、もしくは前後方向及び左右方向の位置決めを簡素化することによって発生する応力を電圧検出用端子９に設けた変形部１３によって吸収するという点が特徴となる。このような構造とすることによって、位置決めを簡単に行いつつも、嵌合部１６と突出部１７との接触をより確実なものにすることができ、溶接信頼性が向上する。

　図３は突出部１７と嵌合部１４が互いに嵌め合わされた構造を示す図である。図３に示すように突出部１７の幅は穴１５ｂの幅よりも広くなるように設けられている。このような構造にすることによって、嵌合部１６と突出部１７との接触をより確実なものにすることができ、溶接信頼性が向上する。

　また、本実施形態の第一ガイド部１４は前後方向の位置決め、第二ガイド部１５ａは左右方向の位置決めを行っているが、第一ガイド部１４で左右方向の位置決め、第二ガイド部１５ａで前後方向の位置決めを置こうなうような構造としてもよい。要は、第一ガイド部１４と第二ガイド部１５ａとで互いに位置決め方向が異なっていればよい。

　また、本実施形態ではバスバー７側に突出部１７を設け、電圧検出用端子９側に穴１５ｂを有する嵌合部１６を有することとしたが、バスバー７側に穴を有する嵌合部を設け、電圧検出用端子９側に突出部を設ける構造としてもよい。

　また、本実施形態では変形部１３は突出部１７側に反り返った形状をしているが、逆方向に反る構造としてもよい。要は変形部１３の機能としては、上下方向に変形可能なように構成されていればよいということである。なお、この変形部１３は塑性変形によって構成されていてもよいし、弾性変形によって構成されていてもよい。

　また、本実施形態ではこの変形部１３は電圧検出用端子９側に設けられている構造としたが、突出部１７側に設けられていてもよい。ただし、その場合には上述した通り上下方向に変形可能なように変形部を設ける必要がある。

　また、図３には示していないが、本実施形態では突出部１７と嵌合部１６は互いに溶接で固定されるが、そのほかの固定方法、たとえば加締めによって互いに固定されていてもよい。
最後に図４を用いて、本発明の変形例を示す。本実施形態では基板８に直接電圧検出用端子９を接続していたが、本変形例では基板ではない板状の樹脂部材１１に電圧検出用端子９を固定した上で、その後の配線を電線１２を用いて行う。このような構造とした場合であっても、本実施形態と同様の効果を得ることができる。　以上、本発明について簡単にまとめる。本発明の電池モジュール（１００）は、複数の電池（１）を並べ、互いにバスバー（７）で接続された電池群と、電池群上に配置された基板（８）と、を備え、バスバー（７）の一部は基板（８）側に突出した突出部（１７）を有し、基板（１７）は、基板（８）から突出し突出部（１７）と嵌り合う嵌合部（１６）を有する端子部（９）を備え、突出部（１７）と、端子部（９）は、嵌合部（１６）との嵌め合いを案内するガイド部（１４、１５ａ）を有し、突出部（１７）及び端子部（９）の一方は変形部（１３）を有する。このような構造にすることによって、前後方向または左右方向、もしくは前後方向及び左右方向の位置決めを簡素化することによって発生する応力を電圧検出用端子９に設けた変形部１３によって吸収することができる。したがって、位置決めを簡単に行いつつも、嵌合部１６と突出部１７との接触をより確実なものにすることができ、溶接信頼性が向上することができる。

　また、本発明に記載の二次電池モジュール（１００）は、ガイド部（１４、１５ａ）は、複数の電池（１）が並べられた方向に突出部（１７）と嵌合部（１６）との嵌め合いを案内する第一ガイド部（１４）と、複数の電池（１）が並べられた方向に対して直交する方向に突出部（１７）と嵌合部（１６）との嵌め合いを案内する第二ガイド部（１５ａ）と、を有する。このような構造にすることによって、前後左右方向の位置決めを容易にしたうえで、位置決め精度も向上する。

　また、二次電池モジュール（１００）において、第一ガイド部（１４）は、突出部（１７）及び端子部（９）のいずれか一方に一体に形成されており、第二ガイド部（１５ａ）は、突出部（１７）及び端子部（９）のいずれか他方に一体に形成されている。このように第一ガイド部１４と第二ガイド部１５ａはそれぞれ突出部１７に設けられていても、電圧検出用端子９に設けられていてもどちらでもよい。

　また、本発明に記載の二次電池モジュール（１００）は、端子部（９）が、突出部（１７）側に反り返った形状を成し、中央部に貫通孔（１５ｂ）が形成されており、突出部（１７）が、先端に向けて幅が狭くなる形状を成している。

　また、本発明に記載の二次電池モジュール（１００）は、嵌合部（１６）と突出部（１７）が溶接接合されている。

　また、本発明に記載の二次電池モジュール（１００）は、突出部（１７）が嵌合部（１６）に加締められている。

　また、本発明に記載の二次電池モジュール（１００）は、変形部（１３）が塑性変形部である。

　また本発明に記載の二次電池モジュール（１００）は、変形部（１３）が弾性変形部である。

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

　１　二次電池
　２ａ　セルホルダ
　２ｂ　セルホルダ
　３　エンドプレート
　４　サイドプレート
　５　ガス遮断板
　６　バスバーカバー
　７　バスバー
　８　基板
　９　電圧検出用端子
　１０　上部カバー
　１１　樹脂部材
　１２　電線
　１３　変形部
　１４　第一ガイド部
　１５ａ　第二ガイド部
　１５ｂ　穴
　１６　嵌合部１７　突出部
　１００　二次電池モジュール

Claims

　複数の電池を並べ、互いにバスバーで接続された電池群と、前記電池群上に配置された基板と、を備えた二次電池モジュールにおいて、
　前記バスバーの一部は前記基板側に突出した突出部を有し、
　前記基板は、当該基板から突出し前記突出部と嵌り合う嵌合部を有する端子部を備え、
　前記突出部と、前記端子部は、前記嵌合部との嵌め合いを案内するガイド部を有し、
　前記突出部及び前記端子部の一方は変形部を有することを特徴とする二次電池モジュール。
　請求項１に記載の二次電池モジュールにおいて、
　前記ガイド部は、前記複数の電池が並べられた方向に前記突出部と前記嵌合部との嵌め合いを案内する第一ガイド部と、前記複数の電池が並べられた方向に対して直交する方向に前記突出部と前記嵌合部との嵌め合いを案内する第二ガイド部と、を有することを特徴とする二次電池モジュール。
　請求項２に記載の二次電池モジュールにおいて、
　前記第一ガイド部は、前記突出部及び前記端子部のいずれか一方に一体に形成されており、
　前記第二ガイド部は、前記突出部及び前記端子部のいずれか他方に一体に形成されていることを特徴とする二次電池モジュール。
　請求項３に記載の二次電池モジュールにおいて、
　前記端子部は、前記突出部側に反り返った形状を成し、中央部に貫通孔が形成されており、
　前記突出部は、先端に向けて幅が狭くなる形状を成すことを特徴とする二次電池モジュール。
　請求項１乃至４のいずれかに記載の二次電池モジュールにおいて、
　前記嵌合部と前記突出部は溶接接合されていることを特徴とする二次電池モジュール。
　請求項１乃至４のいずれかに記載の二次電池モジュールにおいて、
　前記突出部は前記嵌合部に加締められていることを特徴とする二次電池モジュール。
　請求項１乃至６のいずれかに記載の二次電池モジュールにおいて、
　前記変形部は塑性変形部であることを特徴とする二次電池モジュール。
　請求項１乃至６のいずれかに記載の二次電池モジュールにおいて、
　前記変形部は弾性変形部であることを特徴とする二次電池モジュール。