特許 5965348 蓄電モジュール

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5965348

(24)【登録日】2016年7月8日

(45)【発行日】2016年8月3日

(54)【発明の名称】蓄電モジュール

(51)【国際特許分類】

   H01M 2/20 20060101AFI20160721BHJP

   H01M 2/10 20060101ALI20160721BHJP

【ＦＩ】

   H01M2/20 A

   H01M2/10 E

   H01M2/10 M

   H01M2/10 S

【請求項の数】5

【全頁数】12

(21)【出願番号】特願2013-82908(P2013-82908)

(22)【出願日】2013年4月11日

(65)【公開番号】特開2014-207084(P2014-207084A)

(43)【公開日】2014年10月30日

【審査請求日】2015年6月10日

(73)【特許権者】

【識別番号】395011665

【氏名又は名称】株式会社オートネットワーク技術研究所

(73)【特許権者】

【識別番号】000183406

【氏名又は名称】住友電装株式会社

(73)【特許権者】

【識別番号】000002130

【氏名又は名称】住友電気工業株式会社

(73)【特許権者】

【識別番号】000003207

【氏名又は名称】トヨタ自動車株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001036

【氏名又は名称】特許業務法人暁合同特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】松村 暢之

(72)【発明者】

【氏名】高瀬 慎一

(72)【発明者】

【氏名】田中 徹児

(72)【発明者】

【氏名】平井 宏樹

(72)【発明者】

【氏名】片山 順多

(72)【発明者】

【氏名】渡辺 広隆

【審査官】 田中 永一

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００７−１５７３８２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−１２３６４８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−２６２７５１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−２４３４０５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−０１２４８７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−０９５４８３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｍ ２／１０ − ２／３４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

正極及び負極の電極端子部を有する第１蓄電素子と第２蓄電素子とを交互に並べて構成された蓄電モジュールであって、
前記第１蓄電素子及び前記第２蓄電素子は、それぞれ一端面に前記電極端子部が形成されてなり、その電極端子部が形成された端面が同一方向を向くように並べられるとともに、前記第１蓄電素子における正極の前記電極端子部と負極の前記電極端子部の配置が、前記第２蓄電素子における正極の前記電極端子部と負極の前記電極端子部の配置に対して互い違いとなるように交互に並べられ、
前記正極及び負極の電極端子部のうち、一方の極の前記電極端子部は、前記第１蓄電素子と前記第２蓄電素子とにおいて形状が異なるものであって、前記第１蓄電素子においては、当該一方の極の前記電極端子部が、隣り合う前記第２蓄電素子まで延出されて、該隣り合う前記第２蓄電素子における他方の極の前記電極端子部に接続される第１接続部を一体的に備える一方、該隣り合う前記第２蓄電素子においては、当該一方の極の前記電極端子部が、反対側に隣り合う前記第１蓄電素子まで延出されて、該反対側に隣り合う前記第１蓄電素子における他方の極の前記電極端子部に接続される第２接続部を一体的に備え、
前記第１蓄電素子及び前記第２蓄電素子は、蓄電要素が収容された本体部と前記電極端子部とを備え、
前記第１接続部は、前記本体部に固定される被固定部と、前記被固定部から立ち上がる連結部と、前記連結部の立ち上がり端部から隣り合う前記第２蓄電素子側へ延出して該第２蓄電素子に締結される締結部と、を備え、
前記第２接続部は、前記本体部に固定される被固定部と、前記被固定部から立ち上がる連結部と、前記連結部の立ち上がり端部から隣り合う前記第１蓄電素子側へ延出して該第１蓄電素子に締結される締結部と、を備え、
前記第１接続部と前記第２接続部とは、前記締結部の延出方向のみが１８０°異なる構成である蓄電モジュール。

【請求項2】

前記第１接続部は、隣り合う前記第２蓄電素子の前記他方の極の前記電極端子部に締結部材で締結されて接続され、
前記第２接続部は、隣り合う前記第１蓄電素子の前記他方の極の前記電極端子部に締結部材で締結されて接続されている請求項１に記載の蓄電モジュール。

【請求項3】

前記第１接続部及び前記第２接続部は、金属板材を曲げ形成することで弾性変形可能とされた弾性部をそれぞれ備える請求項１または請求項２に記載の蓄電モジュール。

【請求項4】

前記第１接続部は、前記被固定部に対して折り返すように連なる折り返し部を更に備え、
前記第２接続部は、前記被固定部に対して折り返すように連なる折り返し部を更に備える請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の蓄電モジュール。

【請求項5】

前記第１接続部の前記折り返し部の内側に嵌め入れられ、前記本体部に取付けられる樹脂製の嵌入カバーと、
前記第２接続部の前記折り返し部の内側に嵌め入れられ、前記本体部に取付けられる樹脂製の嵌入カバーと、を備える請求項４に記載の蓄電モジュール。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、蓄電モジュールに関する。

【背景技術】

【0002】

従来、電気自動車やハイブリッド車用の蓄電モジュールは、正極及び負極の電極端子を有する単電池が横並びに複数個配置されている。そして、隣り合う単電池の電極端子間を接続部材（バスバー）で接続することにより複数の単電池が直列や並列に接続されるようになっている。
特許文献１では、２個のバッテリにおける隣り合う２個のバッテリ端子をバスバーの２個の挿通孔のそれぞれに挿通し、各バッテリ端子にナットを締めつけることで隣り合うバッテリ間が電気的に接続されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開平１１−０６７１８４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ところで、上記構成では、電極端子間を電気的に接続する箇所のそれぞれについて、隣り合う２個の電極端子を２個のナットで２回締結する作業を行わなければならない。このような電極端子間を電気的に接続するための作業を減らすことができれば、蓄電モジュールの組付け作業の工数を減らすことが出来るため好ましい。

【0005】

本発明は上記のような事情に基づいて完成されたものであって、蓄電モジュールの組付け作業の工数を減らすことを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明は、正極及び負極の電極端子部を有する第１蓄電素子と第２蓄電素子とを交互に並べて構成された蓄電モジュールであって、前記第１蓄電素子及び前記第２蓄電素子は、それぞれ一端面に前記電極端子部が形成されてなり、その電極端子部が形成された端面が同一方向を向くように並べられるとともに、前記第１蓄電素子における正極の前記電極端子部と負極の前記電極端子部の配置が、前記第２蓄電素子における正極の前記電極端子部と負極の前記電極端子部の配置に対して互い違いとなるように交互に並べられ、前記正極及び負極の電極端子部のうち、一方の極の前記電極端子部は、前記第１蓄電素子と前記第２蓄電素子とにおいて形状が異なるものであって、前記第１蓄電素子においては、当該一方の極の前記電極端子部が、隣り合う前記第２蓄電素子まで延出されて、該隣り合う前記第２蓄電素子における他方の極の前記電極端子部に接続される第１接続部を一体的に備える一方、該隣り合う前記第２蓄電素子においては、当該一方の極の前記電極端子部が、反対側に隣り合う前記第１蓄電素子まで延出されて、該反対側に隣り合う前記第１蓄電素子における他方の極の前記電極端子部に接続される第２接続部を一体的に備え、前記第１蓄電素子及び前記第２蓄電素子は、蓄電要素が収容された本体部と前記電極端子部とを備え、前記第１接続部は、前記本体部に固定される被固定部と、前記被固定部から立ち上がる連結部と、前記連結部の立ち上がり端部から隣り合う前記第２蓄電素子側へ延出して該第２蓄電素子に締結される締結部と、を備え、前記第２接続部は、前記本体部に固定される被固定部と、前記被固定部から立ち上がる連結部と、前記連結部の立ち上がり端部から隣り合う前記第１蓄電素子側へ延出して該第１蓄電素子に締結される締結部と、を備え、前記第１接続部と前記第２接続部とは、前記締結部の延出方向のみが１８０°異なる構成である。

【0007】

本構成によれば、隣り合う蓄電素子の電極端子部間を電気的に接続する作業を行う際に、蓄電素子の電極端子部として一体的に固定された接続部が当該蓄電素子の隣りの蓄電素子まで延出されているため、接続部を当該隣りの蓄電素子の電極端子部に接続すれば、複数の電極端子部間を電気的に接続することができる。したがって、複数の電極端子部のそれぞれについて接続作業を行う場合と比較して蓄電モジュールの組付け作業の工数を減らすことが可能になる。

【0008】

上記構成の実施態様として以下の構成を有すれば好ましい。
・前記第１接続部は、隣り合う前記第２蓄電素子の前記他方の極の前記電極端子部に締結部材で締結されて接続され、前記第２接続部は、隣り合う前記第１蓄電素子の前記他方の極の前記電極端子部に締結部材で締結されて接続されている。

【0009】

・前記第１接続部及び前記第２接続部は、金属板材を曲げ形成することで弾性変形可能とされた弾性部をそれぞれ備える。
このようにすれば、蓄電素子間の寸法公差や、蓄電素子の充放電時の膨張による寸法公差を弾性部の弾性変形により吸収することが可能になる。

【0010】

・前記第１接続部は、前記被固定部に対して折り返すように連なる折り返し部を更に備え、前記第２接続部は、前記被固定部に対して折り返すように連なる折り返し部を更に備える。

【0011】

・前記第１接続部の前記折り返し部の内側に嵌め入れられ、前記本体部に取付けられる樹脂製の嵌入カバーと、前記第２接続部の前記折り返し部の内側に嵌め入れられ、前記本体部に取付けられる樹脂製の嵌入カバーと、を備える。
このようにすれば、折り返し部の内側を嵌入カバーで保持することができる。

【発明の効果】

【0012】

本発明によれば、蓄電モジュールの組付け作業の工数を減らすことが可能になる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】蓄電モジュールを示す平面図

【図2】蓄電モジュールを示す正面図

【図3】蓄電モジュールを示す左側面図

【図4】蓄電モジュールの組み付けを説明するための図

【図5】単電池を示す斜視図

【図6】図５とは接続部が異なる単電池を示す斜視図

【図7】接続部を示す斜視図

【図8】接続部を示す平面図

【図9】接続部を示す正面図

【図10】接続部を示す左側面図

【図11】図７とは異なる接続部を示す斜視図

【図12】図１１の接続部を示す平面図

【図13】図１１の接続部を示す正面図

【図14】図１１の接続部を示す右側面図

【発明を実施するための形態】

【0014】

＜実施形態１＞
以下、本発明の実施形態１を図１〜図１４を参照しつつ説明する。
本実施形態の蓄電モジュール１０は、複数の単電池１１Ａ，１１Ｂ（「蓄電素子」の一例）を並べて構成したものであり、例えば、電気自動車やハイブリッド自動車等の駆動源として使用される。以下では、前後方向については図１の下方を前方、上方を後方とし、上下方向及び左右方向については図２の方向を基準として説明する。

【0015】

（蓄電モジュール１０）
蓄電モジュール１０は、前後方向に並んで隣接配置された複数個（本実施形態では４個）の単電池１１Ａ，１１Ｂ（蓄電素子群）を備えて構成されている。隣り合う単電池１１Ａ，１１Ｂ間には、公差による位置ずれを許容できる程度のわずかな隙間が形成されている。複数個の単電池１１Ａ，１１Ｂは、互いに異極の電極端子部２１Ａ，２１Ｂ（本実施形態では、正極が２１Ａ，負極が２１Ｂ）が隣り合うように構成されて図示しない保持板によって固定されている。
複数個の単電池１１Ａ，１１Ｂは、図５，図６に示すように、一対の電極端子部２１Ａ，２１Ｂのうちの一方の電極端子部２１Ａの形状が異なる２種類からなり、これら２種類の単電池１１Ａ，１１Ｂが交互に並んで配置されている。

【0016】

単電池１１Ａ，１１Ｂは、共に、内部に図示しない蓄電要素が収容された扁平な形状であって、扁平な直方体状の本体部１２と、本体部１２の上端面に設けられる正極及び負極の電極端子部２１Ａ，２１Ｂとを備えている。

【0017】

本体部１２は、ケースで覆われており、その上面１３には、電極端子部２１Ａ，２１Ｂを所定の位置に固定する合成樹脂製の固定部１４，２０が形成されている。
固定部１４，２０は、後述する電極端子部２１Ａとしての接続部２２Ａ（２２Ｂ）を固定する第１固定部１４と、電極端子部２１Ｂに受け部３２を固定する第２固定部２０とを備える。

【0018】

第１固定部１４は、接続部２２Ａ（２２Ｂ）の被固定部２３を囲むように上方に突出する周壁部１５を備える。
周壁部１５は、周方向の所定の範囲が切欠かれた切欠部１６を有し、この切欠部１６から嵌入カバー１８を挿通して嵌入カバー１８を第１固定部１４に取付け可能となっている。
周壁部１５には、切欠部１６の部分から内側に係止部１７が突出している。
係止部１７の内壁には、係止凹部が形成されている。
嵌入カバー１８は、合成樹脂製であって、左右方向に長い板状である。嵌入カバー１８の縁部及び内部は、枠状に厚みを厚くして補強されている。
嵌入カバー１８には、第１固定部１４から離脱しないように係止部１７に係止される被係止部１９を有する（図１参照）。
被係止部１９は、先端側（後端側）が左右方向に撓み変形可能な撓み片であって、先端に外方に突出する係止爪が形成されている。

【0019】

第２固定部２０は、本体部１２の上面１３から所定の高さで突出している。
第２固定部２０の突出寸法は、この第２固定部２０に電極端子部２１Ｂが装着された状態で後述する接続部２２Ａ（２２Ｂ）の締結部２５が電極端子部２１Ｂの上に載置される高さとされている。

【0020】

電極端子部２１Ｂは、第２固定部２０の上に載置されるＬ字状の受け部３２と、受け部３２と内部の蓄電要素とを電気的に接続する中継接続部材３５とを備える。
受け部３２は、銅、銅合金、アルミニウム、アルミニウム合金、ステンレス鋼（ＳＵＳ）等の金属からなり、板状の板状部３３と、板状部３３から立ち上がる棒状部３４とが一体に形成されている。

【0021】

板状部３３には、中継接続部材３５が挿通される貫通孔が形成されている。
中継接続部材３５は、金属製のリベットが用いられている。なお、ネジ等の部材を用いることも可能である。
板状部３３の貫通孔に中継接続部材３５を通して本体部１２側との間でカシメつけることで、受け部３２が本体部１２に固定されるとともに中継接続部材３５を介して内部の蓄電要素と電気的に接続される。

【0022】

電極端子部２１Ａは、当該電極端子部２１Ａを有する単電池１１Ａ（１１Ｂ）の隣りの単電池１１Ｂ（１１Ａ）側に延出されて隣の単電池１１Ｂ（１１Ａ）の電極端子部２１Ｂに接続される接続部２２Ａ（２２Ｂ）を備える。
接続部２２Ａ，２２Ｂは、図７，図１１に示すように、単電池１１Ｂ，１１Ａに応じた２種類の形状が用いられている。
接続部２２Ａ，２２Ｂは、共に、第１固定部１４に固定される帯状の被固定部２３と、電極端子部２１Ｂに締結される平板状の締結部２５と、被固定部２３と締結部２５とを連結する連結部２７とを備える。接続部２２Ａ，２２Ｂは、銅、銅合金、アルミニウム、アルミニウム合金、ステンレス鋼（ＳＵＳ）等の金属からなり、展開形状に打ち抜いた薄肉の金属板材に曲げ加工を施して形成されている。

【0023】

被固定部２３は、左右方向に帯状に延びており、本体部１２の蓄電要素と接続するための中継接続部材３１が挿通される円形状の貫通孔２４が一端側に貫通形成されている。
中継接続部材３１は、金属製のリベットが用いられている（図５等参照）。なお、他の実施形態として、リベットに限らず、金属製のネジ等の部材（電気的に接続可能な部材）を用いることも可能である。
貫通孔２４に中継接続部材３１の一端側を通して本体部１２にかしめることで、被固定部２３が本体部１２に固定されるとともに中継接続部材３１を介して内部の蓄電要素と電気的に接続される。

【0024】

締結部２５は、やや左右方向に長い長方形状をなしており、接続する隣の単電池１１Ｂ（１１Ａ）側に延びている。
締結部２５の先端側における左右方向の中間部には、円形状の締結孔２６が貫通形成されている。
締結孔２６は、前後方向（単電池１１Ａ，１１Ｂの並び方向）に長い長円形状をなしている。
このように、締結孔２６を長円形状とすることで、組み付け時の公差（前後方向の公差）を吸収できるようになっている。

【0025】

連結部２７は、被固定部２３の縁部から折り返すように延びる折り返し部２８と、折り返し部２８と締結部２５とを弾性変形可能に連ねる弾性部２９とを備える。
折り返し部２８の折り返し方向は、接続部２２Ａは締結部２５の延び方向と同じ方向であり、接続部２２Ｂは締結部２５の延び方向は反対方向である。
接続部２２Ａ，２２Ｂが本体部１２に取付けられた状態で、折り返し部２８の内側には、嵌入カバー１８の縁部が嵌め入れられる（図６参照）。
嵌入カバー１８を本体部１２における切欠部１６の内側から後方側に向けて挿通すると、被係止部１９が弾性変形するとともに嵌入カバー１８が折り返し部２８の内側に挿通され、被係止部１９の係止爪が係止部１７の係止凹部の内壁に係止されることで、嵌入カバー１８が第１固定部１４に固定される。
折り返し部２８に嵌め入れられた嵌入カバー１８は、第１固定部１４に固定されることで、被固定部２３を上方から押さえて被固定部２３を本体部１２に固定する。

【0026】

弾性部２９は、締結部２５が連なる部分が屈曲された屈曲部２９Ａを備えるとともに、折り返し部２８が連なる部分が屈曲された屈曲部２９Ｂを備えている。
この弾性部２９は、被固定部２３の前後方向の中間（単電池１１Ａ，１１Ｂの前後方向の中間）の位置で上下方向に延びている。
この弾性部２９が弾性変形することで、単電池１１Ａ，１１Ｂ間における前後方向、左右方向、及び、上下方向の公差を吸収できるようになっている。
この公差の吸収は、蓄電モジュール１０の組付けの際だけでなく、蓄電モジュール１０の組付け後についても可能であり、接続部２２Ａ，２２Ｂが薄肉の部材からなるために弾性部２９以外の弾性変形によっても、ある程度は公差を吸収できる。
屈曲部２９Ａには、両側縁が切欠かれた凹部３０が形成されている。
凹部３０は、接続部２２Ａ，２２Ｂの成形時において金属板材に曲げ加工を施すときの目印とされる。

【0027】

ここで、接続部２２Ａ，２２Ｂは、薄肉の金属板材から形成されているため、通常用いられている電極間の接続部材としてのバスバーよりも厚みを薄くした分だけ幅寸法（締結部２５及び連結部２７の幅寸法）が大きくなっている。このように厚みが薄くなっても幅広とされることで通電電流に応じた導体断面積は確保されている。
なお、接続部２２Ａ，２２Ｂは、互いに屈曲部２９Ａの位置における締結部２５の曲げ方向が１８０度異なり、他は同一の構成となっている。

【0028】

次に、蓄電モジュールの組み付けについて説明する。
図４に示すように、２種類の単電池１１Ａ，１１Ｂを接続部２２Ａ，２２Ｂの締結部２５が同一方向に突出する向きとして交互に並べるとともに、各電極端子部２１Ｂの棒状部３４を接続部２２Ａ，２２Ｂの締結孔２６に通して、棒状部３４に締結部材としてのナット３６を螺合させて締結する。

【0029】

上記実施形態によれば、以下の作用・効果を奏する。
本実施形態によれば、隣り合う単電池１１Ａ，１１Ｂ（蓄電素子）の電極端子部２１Ａ，２１Ｂ間を電気的に接続する作業を行う際に、単電池１１Ａ，１１Ｂは、電極端子部２１Ａ，２１Ｂとして一体的に固定された接続部２２Ａ，２２Ｂが当該単電池１１Ａ，１１Ｂの隣りの単電池１１Ｂ，１１Ａまで延出されているため、接続部２２Ａ，２２Ｂを当該隣りの単電池１１Ｂ，１１Ａの電極端子部２１Ｂに接続すれば、複数の電極端子部２１Ａ，２１Ｂ間を電気的に接続することができる。したがって、複数の電極端子部２１Ａ，２１Ｂのそれぞれについて接続作業を行う場合と比較して蓄電モジュール１０の組付け作業の工数を減らすことが可能になる。

【0030】

また、接続部２２Ａ，２２Ｂは、金属板材を曲げ形成することで弾性変形可能とされた弾性部２９を備える。
このようにすれば、単電池１１Ａ，１１Ｂ間の寸法公差や、単電池１１Ａ，１１Ｂの充放電時の膨張による寸法公差を弾性部２９の弾性変形により吸収することが可能になる。

【0031】

さらに、単電池１１Ａ，１１Ｂ（蓄電素子）は、蓄電要素が収容された本体部１２と電極端子部２１Ａ，２１Ｂとを備え、接続部２２Ａ，２２Ｂは、本体部１２に固定される被固定部２３と、被固定部２３に対して折り返すように連なる折り返し部２８とを備え、折り返し部２８の内側に嵌め入れられ、本体部１２に取付られる樹脂製の嵌入カバー１８を備える。
このようにすれば、折り返し部２８の内側を嵌入カバー１８で保持することができる。

【0032】

＜他の実施形態＞
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれる。
（１）上記実施形態では、各単電池１１Ａ（１１Ｂ）の一対の電極端子部２１Ａ，２１Ｂのうちの一方の電極端子部２１Ａにのみ接続部２２Ａ（２２Ｂ）を設けたが、これに限られない、例えば、正極及び負極の電極端子部の双方に接続部２２Ａ，２２Ｂを設けるようにしてもよい。この場合、この接続部２２Ａ，２２Ｂ１１Ａ，１１Ｂを有する単電池の隣に、一対の電極端子部の双方に接続部２２Ａ，２２Ｂを設けない単電池を配置して複数の単電池を交互に並べて隣り合う単電池１の電極端子部間を接続するようにしてもよい。

【0033】

（２）上記実施形態では、蓄電素子が電池である例を示したが、蓄電素子は、コンデンサなどであってもよい。
（３）上記実施形態では、電極端子部２１Ｂの棒状部３４にナット３６を締結したが、これに限られず、電極端子部２１Ｂにナット状の部分を設けてボルト状の締結部材を螺合させて締結してもよい。

【0034】

（４）上記実施形態では、電極端子部２１Ａを正極とし、電極端子部２１Ｂを負極としたが、電極端子部２１Ｂを正極とし、電極端子部２１Ａを負極としてもよい。
（５）上記実施形態では、複数の単電池１１Ａ，１１Ｂを直列に接続する構成としたが、複数の単電池１１Ａ，１１Ｂを並列に接続してもよい。
（６）単電池１１Ａ，１１Ｂの個数は、上記実施形態の数に限られず、他の個数としてもよい。

【符号の説明】

【0035】

１０...蓄電モジュール
１１Ａ，１１Ｂ...単電池（蓄電素子）
１２...本体部
１４...第１固定部
１７...係止部
１８...嵌入カバー
１９...被係止部
２０...第２固定部
２１Ａ，２１Ｂ...電極端子部
２２Ａ，２２Ｂ...接続部
２３...被固定部
２５...締結部
２７...連結部
２８...折り返し部
２９...弾性部
２９Ａ，２９Ｂ...屈曲部
３１，３５...中継接続部材
３２...受け部
３４...棒状部
３６...ナット（締結部材）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】