特許 6011876 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】6011876

(24)【登録日】2016年9月30日

(45)【発行日】2016年10月19日

(54)【発明の名称】蓄電モジュール

(51)【国際特許分類】

   H01M 2/20 20060101AFI20161006BHJP

   H01M 2/10 20060101ALI20161006BHJP

   H01G 11/12 20130101ALI20161006BHJP

【ＦＩ】

   H01M2/20 A

   H01M2/10 M

   H01G11/12

【請求項の数】5

【全頁数】12

(21)【出願番号】特願2013-190408(P2013-190408)

(22)【出願日】2013年9月13日

(65)【公開番号】特開2015-56342(P2015-56342A)

(43)【公開日】2015年3月23日

【審査請求日】2015年12月24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

(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】岡本 怜也

(72)【発明者】

【氏名】平光 宏臣

【審査官】 田中 永一

(56)【参考文献】

【文献】 国際公開第２０１２／１３１８０１（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開２０１３−２２９２６６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１４−０２２１９５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−１７１１１４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−０５１１００（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｍ ２／２０

Ｈ０１Ｍ ２／１０

Ｈ０１Ｇ １１／１２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

端部から外側方向に突出する正極および負極の箔状のリード端子を有する複数の蓄電素子を、隣り合う前記リード端子の極性が２つ毎に交互に逆向きになるように積層してなる積層体と、
隣り合う前記蓄電素子の前記リード端子を互いに接続する接続部材と、
前記積層体と前記接続部材との間に配される絶縁保持部材と、を備え、
前記絶縁保持部材には、前記積層体と対向する面の反対側の面に前記接続部材を保持する接続部材保持部が設けられるとともに、前記接続部材保持部に保持された前記接続部材の縁部に沿うようにスリットが設けられており、
前記リード端子は、前記スリットに挿通されて前記接続部材に折り重ねて前記接続部材と接続されており、
前記接続部材は、互いに平行に設けられた第１接続部および第２接続部がそれらの各端部において連結部により連結された略ロ字形状または略コ字形状とされており、
前記第１接続部および第２接続部は、隣り合う同極性の前記リード端子を並列に接続するとともに、前記連結部は、前記第１接続部および第２接続部においてそれぞれ並列に接続された異極性の前記リード端子を直列に接続していることを特徴とする蓄電モジュール。

【請求項2】

前記接続部材保持部は、前記接続部材の縁部に沿うように設けられた壁部であることを特徴とする請求項１に記載の蓄電モジュール。

【請求項3】

前記接続部材保持部は、前記接続部材の縁部を係止可能な弾性係止片であることを特徴とする請求項１に記載の蓄電モジュール。

【請求項4】

前記スリットのうち前記積層体と対向する面側の開口縁部には、前記リード端子を前記スリットに誘い込むための誘い込み部が設けられていることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか一項に記載の蓄電モジュール。

【請求項5】

前記接続部材に電圧検知線が接続されていることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか一項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】

内部に発電要素が収容されてなる蓄電池の一例として、リチウムイオン電池やニッケル水素電池等の二次電池が知られている。リチウムイオン電池等の二次電池は、複数個を接続することにより電池モジュールを構成する。このような電池モジュールとしては、例えば特許文献１に記載されているものなどが知られている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１２−１３８２６１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

上記特許文献１には、端部から正極および負極の箔状のリード端子が突出するラミネート型の単電池を、複数個積層してなる電池モジュールが開示されている。このような電池モジュールにおいて、隣り合う単電池は、極性の相違する（逆極性の）リード端子同士を接続することにより、電気的に接続される。リード端子同士の接続は、例えば、リード端子の端部を直接重ね合わせて超音波溶接することにより行われる。

【0005】

しかしながら上述したような箔状のリード端子は厚みが薄く、形状が不安定であるため、接続作業の際に無理な力がかかって破断したり、一定の接続状態を得ることが容易ではなく、作業性および接続信頼性がよくないという問題があった。

【0006】

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、接続作業性および信頼性に優れる蓄電モジュールを提供することを目的とするものである。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上記課題を解決するためになされた本発明の蓄電モジュールは、端部から外側方向に突出する正極および負極の箔状のリード端子を有する複数の蓄電素子を、隣り合う前記リード端子の極性が２つ毎に交互に逆向きになるように積層してなる積層体と、隣り合う前記蓄電素子の前記リード端子を互いに接続する接続部材と、前記積層体と前記接続部材との間に配される絶縁保持部材と、を備え、前記絶縁保持部材には、前記積層体と対向する面の反対側の面に前記接続部材を保持する接続部材保持部が設けられるとともに、前記接続部材保持部に保持された前記接続部材の縁部に沿うようにスリットが設けられており、 前記リード端子は、前記スリットに挿通されて前記接続部材に折り重ねて前記接続部材と接続されており、前記接続部材は、互いに平行に設けられた第１接続部および第２接続部がそれらの各端部において連結部により連結された略ロ字形状または略コ字形状とされており、前記第１接続部および第２接続部は、隣り合う同極性の前記リード端子を並列に接続するとともに、前記連結部は、前記第１接続部および第２接続部においてそれぞれ並列に接続された異極性の前記リード端子を直列に接続していることを特徴とする。

【0008】

上述した本発明の蓄電モジュールによれば、箔状のリード端子は、絶縁保持部材に設けられたスリットを通して接続部材側に導出され、接続部材に折り重ねられることにより、接続部材に接続される。この時、接続部材は、絶縁保持部材の一面側（積層体と対向する面の反対側の面）に保持された安定的な状態とされているから、柔らかく変形し易い箔電極同士を直接重ねて接続する従来の構成と比較して、接続作業が容易である。また、接続部材に折り重ねられた箔電極の上から直接レーザー溶接を行えば、従来のように、一対のホーンで箔電極を挟んで溶接を行う方法と比較して、作業性がよい。さらに、このように作業性に優れることから、接続信頼性も向上する。

【0010】

またこのような構成であると、出力が高い蓄電モジュールを、簡単な構成で提供することが可能となる。

【0011】

上記接続部材保持部は、接続部材の縁部に沿うように設けられた壁部としてもよい。あるいは、接続部材の縁部を係止可能な弾性係止片としてもよい。

【0012】

また、スリットのうち積層体と対向する面側の開口縁部に、リード端子をスリットに誘い込むための誘い込み部を設けてもよい。このような誘い込み部により、接続時の作業性がより向上する。

【0013】

さらに、接続部材に電圧検知線を接続する構成としてもよい。

【発明の効果】

【0014】

本発明によれば、リード端子同士の接続作業性および信頼性に優れる蓄電モジュールを得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】一実施形態の電池モジュールの斜視図

【図2】電池モジュールの正面図

【図3】電池モジュールの下面図

【図4】単電池の側面図

【図5】バスバーの斜視図

【図6】バスバーの平面図

【図7】バスバーの側面図

【図8】電池モジュールの一部拡大斜視図

【図9】電池モジュールの組立前の状態を示す図２のＡ−Ａ断面図

【図10】電池モジュールの組立過程を示す図２のＡ−Ａ断面図

【図11】組立状態の電池モジュールを示す図２のＡ−Ａ断面図

【図12】図１１の一部拡大断面図

【図13】単電池の接続状態を示す概念図

【発明を実施するための形態】

【0016】

本発明を電池モジュール１０（蓄電モジュールの一例）に適用した一実施形態を図１ないし図１３によって説明する。以下の説明において、図２における上方を上とし下方を下とし、図３の左側を前とし右側を後ろとして説明する。

【0017】

（電池モジュール１０）
電池モジュール１０は、図１に示すように、全体として略直方体形状をなしており、複数の単電池２０（本実施形態では１２個の単電池２０）を積層してなる積層体２５と、積層体２５の前面を一括に覆うように配されるバスバー保持プレート４０（絶縁保持部材の一例）と、バスバー保持プレート４０に保持されるバスバー３０（接続部材の一例）と、を備える。

【0018】

（単電池２０）
本実施形態における単電池２０（蓄電素子の一例）はラミネート型の電池であり、図４に示すように、全体として略長方形の板状をなす。各単電池２０は、図示しない発電要素をラミネートフィルムによって包むとともに縁部を溶着した電池本体２１と、発電要素に接続されるとともに電池本体２１の縁部から長軸方向に沿って外側に向けて互いに反対方向に突出する箔状の一対のリード端子２２と、を有する。各リード端子２２は、単電池２０の図４における上下方向の中心位置よりも下方側にずれて突出している。

【0019】

単電池２０は、外側面のうち面積の広い面を左右に配して複数積層され、積層体２５を構成している（図１参照）。積層方向において隣り合う各単電池２０は、２つ毎に相違する極性のリード端子２２が対向する位置に配されるように配置されている。

【0020】

（バスバー３０）
バスバー３０は、純アルミ、アルミ合金、銅または銅合金などの金属である導電性材料からなる。本実施形態において、バスバー３０は、略長方形の板状の部材の中央部分に長方形の孔部３１を有する、略ロ字形状とされている。より詳しくは、図５ないし図７に示すように、図６中左側に配されて上下方向に延びる第１接続部３０Ａと、右側に配されて上下方向に延びる第２接続部３０Ｂと、第１接続部３０Ａおよび第２接続部３０Ｂの両上端部、および、両下端部をそれぞれ連結する一対の連結部３０Ｃと、から構成されている。第１接続部３０Ａおよび第２接続部３０Ｂは、互いに平行に配されている。また、一対の連結部３０Ｃも、互いに平行に配されている。

【0021】

複数（本実施形態では４つ）のバスバー３０のうち、電池モジュール１０の両端部（図２の左右両端部）に配されるバスバー３０には、いずれも、長辺方向の上側に向けて延びる延出部３２が設けられている。これらの延出部３２の端部付近には、図示しない外部機器と接続するためのスタッド３３が外側（前方側）に向けて立設されている。スタッド３３は略円柱状をなし、バスバー３０の延出部３２に対して溶接や圧入等の手段により固定されている。

【0022】

（バスバー保持プレート４０）
バスバー保持プレート４０は絶縁樹脂製の板状の部材であって、図１に示すように、積層体２５の前面を一括に覆うように配されて、電池本体２１およびバスバー３０の間に位置している。バスバー保持プレート４０は、積層体２５と対向する面とは反対側の面において、その板面から垂直方向に立ち上がってバスバー３０を板面上に位置決め・保持するための保持壁４１（壁部の一例）を有する。

【0023】

保持壁４１は、図２および図８に示すように、バスバー３０の外周形状に沿ってその周縁を取り囲むように立ち上がる４つの外周壁４１Ａと、各外周壁４１Ａの内側に位置して設けられ、バスバー３０の孔部３１の縁部に沿って立ち上がる４つの内周壁４１Ｂと、を有している。外周壁４１Ａの一部は所々切り欠かれており、この切欠部４１Ａ１に、バスバー３０を保持壁４１内に係止して抜け止め状態とするための弾性係止片４３が立設されている。

【0024】

なお、４つの外周壁４１Ａのうち、電池モジュール１０の両端部（図２の左右両端部）に配される外周壁４１Ａには、その一部に、上述したバスバー３０の延出部３２を逃がすための逃がし部４１Ａ２が設けられている。バスバー３０の延出部３２は、逃がし部４１Ａ２から図２中上方に向けて配されるようになっている。バスバー保持プレート４０には、延出部３２の上端部分（スタッド３３の周囲）を取り囲むように正方形状に突出する保護壁４４が設けられている。保護壁４４の、バスバー保持プレート４０の板面からの突出量は、保持壁４１の突出量よりも大きくなるように設定されており、スタッド３３の外周を保護可能としている（図３参照）。

【0025】

バスバー保持プレート４０のうち、各内周壁４１Ｂの図８中上下方向に延びて互いに対向する一対の立壁４１Ｂ３の外側には、一対の立壁４１Ｂ３に沿って内側スリット４５Ｂが形成されている。内側スリット４５Ｂは、内周壁４１Ｂの一対の立壁４１Ｂ３の長さと同等の長さとされている（図２参照）。

【0026】

また、バスバー保持プレート４０のうち、各外周壁４１Ａの図８中上下方向に延びる一対の立壁４１Ａ３の内側には、一対の立壁４１Ａ３に沿って外側スリット４５Ａが形成されている。外側スリット４５Ａは、内側スリット４５Ｂと対応する位置に設けられており、その長さは、内側スリット４５Ｂと同等とされている。また、外周壁４１Ａは、外側スリット４５Ａが形成されている部分において、外側スリット４５Ａと重ならなうようにするべく、外側に膨出するように形成されている。

【0027】

なお、複数の外周壁４１Ａのうち、電池モジュール１０の両端部（図２中左右両端部）に位置する立壁４１Ａ３の内側には、外側スリット４５Ａは形成されていない（図２参照）。

【0028】

これらの外側スリット４５Ａおよび内側スリット４５Ｂは、バスバー３０がバスバー保持プレート４０に保持された状態において、バスバー３０の縁部に沿う位置に配されるように予め設定されている。

【0029】

上述した外側スリット４５Ａおよび内側スリット４５Ｂのうち、積層体２５（電池本体２１）と対向する面側の開口縁部は斜め方向に拡開されており、リード端子２２を誘い込むための誘い込み部４６とされている（図１２参照）。

【0030】

（電池モジュール１０の組み立て方法）
次に本実施形態の電池モジュール１０の組み立て方法について説明する。まず、図４に示す単電池２０を１２個、隣り合う単電池２０のリード端子２２の電極が２つ毎に異なる極性となるように積層させて、積層体２５を作製する。

【0031】

一方、バスバー保持プレート４０上の所定位置に、バスバー３０を固定する。具体的には、ロ字形状のバスバー３０をバスバー保持プレート４０の外周壁４１Ａの内側に嵌め込む。すると、バスバー保持プレート４０の内周壁４１Ｂが、バスバー３０の孔部３１の縁部に沿うように嵌まり込んで、孔部３１内に配置される。また、バスバー３０が嵌め込まれる際には、外周壁４１Ａの切欠部４１Ａ１に設けられた弾性係止片４３がバスバー３０により押圧されて外側に弾性変形するとともに、バスバー３０が所定位置に配置された際には弾性復帰し、バスバー３０の縁部を係止して抜け止め状態とする。

【0032】

なお、電池モジュール１０の両端部に配される、延出部３２を有するバスバー３０も、上記と同様に、バスバー保持プレート４０上の所定位置に保持される。

【0033】

次に、バスバー３０が固定されたバスバー保持プレート４０を積層体２５の前面側に配置し（図９参照）、各スリット４５Ａ、４５Ｂ内に、単電池２０の各リード端子２２を挿通させる（図１０参照）。この時、位置決め治具等を用いることにより、リード端子２２のスリット４５Ａ，４５Ｂ内への挿通量を一定とすることができる。また、各スリット４５Ａ，４５Ｂには誘い込み部４６が設けられているので、リード端子２２は各スリット４５Ａ，４５Ｂ内にスムーズに誘い込まれる。

【0034】

次に、図１１および図１２に示すように、リード端子２２のうちスリット４５Ａ，４５Ｂを通してバスバー保持プレート４０の前面側（図１１および図１２の上側）に突出した部分を折り曲げ、バスバー３０に重ね合わせる。より具体的には、外側スリット４５Ａに挿通されたリード端子２２をバスバー３０の内側に向けて折り曲げるとともに、内側スリット４５Ｂに挿通されたリード端子２２をバスバー３０の外側に向けて折り曲げて、各リード端子２２をバスバー３０上に重ね合わせる。

【0035】

詳細には、図１２に示すように、隣り合う同極性の一対のリード端子２２は、それぞれ同じ接続部（第１接続部３０Ａまたは第２接続部３０Ｂ）に重ね合わせられ、互いに並列状態に接続される。また、異なる接続部（第２接続部３０Ｂまたは第１接続部３０Ａ）において並列状態に接続された一対の異極性のリード端子２２は、一対の同極性のリード端子２２と、連結部３０Ｃにより直列状態に接続される。すなわち、複数の単電池２０は、図１３に示す状態に接続される。

【0036】

なお、隣り合って配置された一対のリード端子２２同士は、バスバー３０上において互いに直接接触しないように設定されている。

【0037】

リード端子２２のうちバスバー３０に重ね合わされた部分は、レーザー溶接により、バスバー３０と導通接続される。このようにして、電池モジュール１０が完成する。

【0038】

また、図示はしないが、各バスバー３０には電圧検知線がそれぞれ溶接またはロウ付けにより接続されており、それらが束ねられている。

【0039】

（本実施形態の作用および効果）
次に、本実施形態の作用および効果について説明する。

【0040】

本実施形態においては、箔状のリード端子２２は、バスバー保持プレート４０に設けられた外側スリット４５Ａおよび内側スリット４５Ｂを通してバスバー３０側に導出され、バスバー３０上に折り重ねられることにより、バスバー３０に接続される。このバスバー３０は板状の部材からなり、しかも、バスバー保持プレート４０の一面側に保持された安定的な状態とされているから、柔らかく変形し易いリード端子２２を折り重ねても変形したり位置ずれしたりすることがなく、接続作業が容易である。また、バスバー３０上のリード端子２２に対して直接レーザー溶接を行うことが可能であり、作業性に優れる。

【0041】

また、単電池２０のリード端子２２は、略ロ字形状とされたバスバー３０の第１接続部３０Ａおよび第２接続部３０Ｂにより、隣り合う同極性のリード端子２２と並列に接続されるとともに、連結部３０Ｃにより、第１接続部３０Ａおよび第２接続部３０Ｂにおいてそれぞれ並列に接続された異極性のリード端子２２が直列に接続される構成であるから、出力が高い電池モジュール１０を簡単な構成で得ることができる。

【0042】

さらに、外側スリット４５Ａおよび内側スリット４５Ｂのうち、積層体２５と対向する面側の開口縁部に誘い込み部４６を設けたから、リード端子２２を各スリット４５Ａ、４５Ｂに挿入する際の作業性が向上する。

【0043】

このような本実施形態によれば、リード端子２２同士の接続作業性および信頼性に優れる電池モジュール１０を得ることができる。

【0044】

＜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。

【0045】

（１）上記実施形態では、蓄電素子としてラミネート型の単電池２０を示したが、蓄電素子は他の電池やコンデンサ等でもよく、要は、箔状のリード端子を有する各種の蓄電素子に適用することができる。

【0046】

（２）上記実施形態では、接続部材としてロ字形状のバスバー３０を例示したが、バスバーとして、コ字形状のものを使用することもできる。また、参考例として例えばＩ字形状のものを使用することもできる。

【0047】

（３）上記実施形態では、並列に接続された一対の単電池２０同士を直列に接続する例を示したが、参考例として、すべての単電池２０を直列に接続する形態としてもよい。

【0048】

（４）上記実施形態では、バスバー保持プレート４０にバスバー３０を保持するための保持壁４１および弾性係止片４３を設ける構成としたが、どちらか一方だけ設ける構成としてもよい。

【0049】

（５）また、接続部材保持部の形態は上記実施形態に限るものではない。

【0050】

（６）上記実施形態では、絶縁保持部材をプレート状のものとしたが、例えば箱状等、他の形態とすることもできる。

【0051】

（７）上記実施形態では、スリット４５の開口縁部に誘い込み部４６を設ける構成としたが、誘い込み部４６は必ずしも必要ではない。

【0052】

（８）上記実施形態では、リード端子２２とバスバー３０とをレーザー溶接する例を示したが、抵抗溶接、超音波溶接等の他の溶接手法や、ハンダ付け等のロウ付け手法によって接続してもよい。

【符号の説明】

【0053】

１０…電池モジュール（蓄電モジュール）
２０…単電池（蓄電素子）
２１…電池本体
２２…リード端子
２５…積層体
３０…バスバー（接続部材）
３０Ａ…第１接続部
３０Ｂ…第２接続部
３０Ｃ…連結部
３１…孔部
４０…バスバー保持プレート（絶縁保持部材）
４１…保持壁（接続部材保持部・壁部）
４１Ａ…外周壁
４１Ｂ…内周壁
４３…弾性係止片（接続部材保持部）
４５…スリット
４５Ａ…外側スリット
４５Ｂ…内側スリット
４６…誘い込み部

【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】