(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
しかしながら、上記の特許文献1に記載の装置では、例えば電池缶等に振動が生じると、サーミスタと電池缶の外面との接触性が不安定になり、電池の温度を正確に測定することができないという問題点がある。
【0007】
本発明は、このような事情を考慮してなされたものであり、電池の温度を安定して正確に測定可能な電池状態監視装置及びこれを備えた電池モジュールを提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【0008】
上記目的を達成するための発明に係る
第二態様としての電池状態監視装置は、
電池の電極端子が挿通される端子挿通孔が形成されている基板と、熱伝材で形成されて、前記端子挿通孔の周囲に設けられ、前記端子挿通孔に前記電極端子が挿通された状態で、前記電極端子に接して該電極端子と固定関係になる固定子と、前記基板に固定され、前記固定子を介して前記電極端子の温度を計測する温度計測子とを備え
、前記固定子は、前記端子挿通孔に前記電極端子が挿通された状態で、該電極端子に接して該電極端子を内径側に向かって押圧する押圧部を有する。
【0009】
このような電池状態監視装置では、電極端子を基板に形成された端子挿通孔に挿通すれば、固定子は電極端子に接触し固定関係になる。また、電極端子の温度を計測する温度計測子は、基板に固定され電池と直接接触しない構造を有している。このため、電池に振動が生じても、固定子と電極端子とが安定接触した状態を維持することができる。よって、固定子は熱伝材で形成されているため、温度計測子は固定子を介して電極端子の温度、つまり電池の温度を安定して正確に測定することができる。
【0011】
このような電池状態監視装置では、押圧部が電極端子を内径側に向かって押圧するため、押圧部と電極端子との接触状態を確実に維持することができる。よって、電池の温度をより安定して正確に測定することができる。
【0012】
また、上記目的を達成するための発明に係る第三態様としての電池状態監視装置は、
前記第二態様としての電池状態監視装置において、前記固定子は、前記端子挿通孔に前記電極端子が挿通された状態で、前記電極端子の外周に沿って配置された状態になる3個の前記押圧部を有する。
【0013】
このような電池状態監視装置では、3個の押圧部が、電極端子の外周側から電極端子を内径側に向かって押圧するため、押圧部と電極端子との接触状態をより確実に維持することができる。よって、電池の温度をより一層安定して正確に測定することができる。
【0014】
また、上記目的を達成するための発明に係る第四態様としての電池状態監視装置は、
前記第一から第三のいずれか一態様としての電池状態監視装置において、前記温度計測子は、前記基板の表裏面のうち前記電池側の面に設けられている。
【0015】
このような電池状態監視装置では、温度計測子は基板の表裏面のうち電池側の面に設けられるため、例えば基板における電池側の面とは反対側の面に複数の電池同士を接続する部材を取り付けた場合に、温度計測子がこの部材と接触して損傷する虞がない。よって、温度計測子の健全な状態を維持することができるため、電池の温度を安定して正確に測定することができる。
【0016】
上記目的を達成するための発明に係る第五態様としての電池状態監視装置は、
前記第一から第四のいずれか一態様としての電池状態監視装置において、熱伝材で形成され、前記固定子に接続されて、前記固定子と前記温度計測子とを熱的に接続する固定子接続端を備え、前記温度計測子と前記固定子接続端は、共に絶縁材により覆われている。
【0017】
このような電池状態監視装置では、温度計測子は固定子に接続された固定子接続端を介して、電池の温度を測定することができる。また、温度計測子は、固定子接続端と共に絶縁材により覆われているため、例えば電池を冷却するための冷却風や外気の影響を受けることなく電池の温度を安定して正確に測定することができる。
【0018】
上記目的を達成するための発明に係る第六態様としての電池状態監視装置は、
前記第一から第四のいずれか一態様としての電池状態監視装置において、熱伝材で形成され、前記固定子に接続されて、前記固定子と前記温度計測子とを熱的に接続する固定子接続端を備え、前記固定子接続端は、前記基板の厚さ方向であって、前記温度計測子を基準にして前記基板の側に、絶縁材を介して配置されている。
【0019】
上記目的を達成するための発明に係る第七態様としての電池状態監視装置は、
前記第一から第四のいずれか一態様としての電池状態監視装置において、熱伝材で形成され、前記固定子に接続されて、前記固定子と前記温度計測子とを熱的に接続する固定子接続端を備え、前記固定子接続端は、前記基板の厚さ方向であって、前記温度計測子を基準にして前記基板の側とは反対側に、絶縁材を介して配置されている。
【0020】
このような電池状態監視装置では、温度計測子が基板と固定子接続端で挟まれるので、外部環境温度の影響を少なくすることができる。
【0021】
上記目的を達成するための発明に係る第八態様としての電池状態監視装置は、
前記第五から第七のいずれか一態様としての電池状態監視装置において、前記温度計測子は、本体部と、前記本体部と外部とを接続するための端部と、を有し、前記基板と平行な方向における前記固定子接続端の幅寸法は、前記温度計測子における前記本体部の最大寸法よりも大きい。
【0022】
このような電池状態監視装置では、固定子接続端の熱抵抗が小さくなり、電極端子から固定子接続端を介して温度計測子へ熱が伝わり易くなる。このため、電極端子の温度変化に対する温度計測子周りの温度変化の時間差を小さくすることができ、温度の計測応答性を高めることができる。さらに、電極端子から温度計測子側へ流れる熱量が多くなる。このため、固定子接続端の幅が狭い場合よりも、外部環境温度の影響を小さくすることができる。
【0023】
上記目的を達成するための発明に係る第九態様としての電池状態監視装置は、
前記第一から第八のいずれか一態様としての電池状態監視装置において、前記電極端子と前記固定子との間には、前記電極端子と前記固定子とが互いに離間して対向する隙間部が存在し、前記隙間部に配置され、前記電極端子及び前記固定子の双方に接し、前記双方の融点よりも低い融点の熱伝材で形成された熱伝導促進部材を備える。
【0024】
このような電池状態監視装置では、電極端子と固定子との間の隙間部に、熱伝材で形成された熱伝導促進部材が配置されているので、電極端子から固定子へ熱を伝わり易くすることができる。さらに、熱伝導促進部材は融点が低いため、電極端子が温度上昇する過程の早い段階で熱伝導促進部材が柔らかくなり、熱伝導促進部材と電極端子及び固定子との接触性が高まり、電極端子から固定子へ熱をより伝わり易くすることができる。
【0025】
上記目的を達成するための発明に係る第十態様としての電池状態監視装置は、
前記第九態様としての電池状態監視装置において、前記熱伝導促進部材は、Snと、Bi又はInとを含む合金で形成されている。
【0026】
このような電池状態監視装置では、熱伝導促進部材の融点を例えば150℃以下にすることができる。
【0027】
上記目的を達成するための発明に係る第十一態様としての電池状態監視装置は、
前記第一から第十のいずれか一態様としての電池状態監視装置において、前記固定子は、導電材で形成され、前記電極端子の電位を計測するための端子電位計測用端子を成す。
【0028】
このような電池状態監視装置では、固定子は導電材で形成されているため、電池の温度を正確に測定することができるとともに、電池の電圧をも測定することができる。よって、部品点数を抑えて電池の温度の測定と電池の電圧の測定が可能となる。
【0029】
上記目的を達成するための発明に係る一態様としての電池モジュールは、
前記第一から第十一のいずれか一態様としての電池状態監視装置と、前記電池とを備える。
【0030】
このような電池状モジュールでは、電極端子を基板に形成された端子挿通孔に挿通すれば、固定子は電極端子に接触する。また、電極端子の温度を計測する温度計測子は、基板に固定されている。よって、固定子は熱伝材で形成されているため、固定子と電極端子とが接触した状態で、温度計測子は固定子を介して電極端子の温度、つまり電池の温度を安定して正確に測定することができる。
【発明の効果】
【0031】
本発明に係る電池状態監視装置及びこれを備えた電池モジュールによれば、電池の温度を安定して正確に測定することができる。
【発明を実施するための形態】
【0033】
以下、本発明の一実施形態に係る電池モジュールについて説明する。
図1に示すように、電池モジュール1は、複数の電池2と、電池2の温度等を測定する電池状態監視装置3と、複数の電池2を互いに電気的に連結するバスバー4とを備えている。なお、本実施形態において、電池2は、リチウムイオン二次電池を例にとって説明する。
【0034】
まず、電池2について説明する。
図2に示すように、電池2は、複数の正極板10と、複数の負極板20と、負極板20を覆うセパレータ30と、電解液と、これらを収納する金属製の電池ケース60とを有している。
【0035】
各電極板10,20は、アルミニウム箔や銅箔等の矩形状の芯材に、活物質等が付着した極板本体11,21と、この極板本体11,21の芯材の縁から伸びているタブ14,24とを有している。負極板20の極板本体21は、セパレータ30により完全に覆われ、負極板20のタブ24は、一部がセパレータ30から露出している。
【0036】
複数の正極板10と、それぞれがセパレータ30で覆われている複数の負極板20とは、それぞれタブ14,24が同じ側へ突出するよう、交互に積層されて、電極積層体40を形成している。
【0037】
複数の正極板10と複数の負極板20とが積層されている状態では、正極タブ14と負極タブ24とは、この積層の方向に対して垂直な方向に並んでいる。
【0038】
ここで、複数の正極板10及び複数の負極板20が積層されている積層方向をZ方向、Z方向に垂直な方向であって、正極タブ14と負極タブ24とが並んでいる方向をX方向、Z方向及びX方向に垂直な方向をY方向とする。
【0039】
電池ケース60は、電極積層体40が収納される直方体形状の収納凹部が形成されているケース本体61と、このケース本体61の矩形状の開口を塞ぐ蓋65とを有している。
【0040】
ケース本体61は、矩形状を成し、互いに対向している一対の第一側板63と、同じく矩形状を成し互いに対向する一対の第二側板64と、矩形状の底板62とを有し、これらの板62,63,64で収納凹部を形成している。
【0041】
ここで、一対の第一側板63は、Z方向において互いに対向し、一対の第二側板64は、X方向において互いに対向している。
また、このケース本体61の開口は、底板62に対して(+)Y側に形成されている。
【0042】
蓋65は、ケース本体61の矩形状の開口の形状に対応して矩形板状を成している。この蓋65には、正極端子70及び負極端子75が絶縁材79を介して固定されている。この正極端子70及び負極端子75には、それぞれ雌ねじ70X,75Xが形成されている。
【0043】
さらに、蓋65には、正極端子70と負極端子75との中間位置に、電池ケース60内の圧力が所定以上になると作動する安全弁78が設けられている。
【0044】
ここで、正極端子70と負極端子75と安全弁78とは、X方向に並んでいる。また、正極端子70及び負極端子75は、それぞれ蓋65から(+)Y側に向かって突出している。
【0045】
また、矩形板状の蓋65の4角のうち、(+)Z側であって(−)X側の角の近傍には、ケース本体61内に電解液を入れるための注入口66が形成されている。但し、この注入口66から電池ケース60内に電解液が入れられた後、注入口66の(+)Y側に口蓋67が設けられ、口蓋67にボルト68が螺合されて、注入口66は封印される。口蓋67には、ボルト68用の雌ねじ68Aが形成されている。
【0046】
なお、本実施形態では、正極端子70はアルミで形成され、負極端子75は銅で形成されている。
【0047】
次に、上記のように構成された電池2の温度等を測定する電池状態監視装置3について、詳細に説明する。
【0048】
図2及び
図3に示すように、電池状態監視装置3は、基板100と、電池2の正極端子70及び負極端子75(電極端子)と固定関係になる正側固定子141A及び負側固定子141B(固定子)と、負極端子75の温度を計測する温度計測子151と、基板100に設けられたコネクタ161と、コネクタ161に接続された複数の配線170とを備えている。
【0049】
基板100は、略矩形状の板状部材であって、そのX方向の長さがケース本体61のX方向の長さと略同一であり、そのZ方向の長さがケース本体61のZ方向の長さと略同一に形成されている。なお、基板100の形状は、正極端子70及び負極端子75と固定関係を有する形状であればよく、ケース本体61の上記X方向及びZ方向と略同一でなくてもよい。
【0050】
この基板100は、電池2の蓋65に対して(+)Y側に対向配置されている。
ここで、基板100は、その(+)Y側の面を表面、電池2が配される側であるその(−)Y側の面を裏面とする。
【0051】
図4に示すように、基板100は、表面を形成する表層101と、裏面を形成する裏層102と、表層101と裏層102との間に積層されたシールド層103とを有している。
【0052】
シールド層103は導電材で形成され、本実施形態では導電材の一例として銅により形成されている。シールド層103は、配線170に影響し得るノイズを低減する効果を有するために有効であるが、本実施形態において、シールド層103は省略してもよい。
【0053】
図2及び
図3に示すように、基板100には、正極端子70が挿通される正側挿通孔111A及び負極端子75が挿通される負側挿通孔111B(端子挿通孔)が形成されている。また、基板100には、電池2の安全弁78に対向した位置に安全弁用孔113が形成されている。この正側挿通孔111A、負側挿通孔111B及び安全弁用孔113は、開口が略円形状の貫通孔である。なお、安全弁用孔113は、電池2において、安全弁78が万一作動したとき、安全弁78から放出されるガスを上部に逃がすことができるため有効であるが、本実施形態において、安全弁用孔113を省略してもよい。
【0054】
また、基板100には、蓋65に形成された注入口66に対応した位置に注入用の貫通孔114が形成されている。この貫通孔114の縁に沿って、導体で形成された縁部材115が設けられている。この縁部材115には、雌ねじ115Aが形成されている。なお、本実施形態において、基板100に貫通孔114を形成しなくてもよい。
【0055】
詳細については後述するが、電池状態監視装置3が電池2に取り付けられた状態で、この縁部材115の雌ねじ115A及び注入口66に設けられた口蓋67のボルト68の雌ねじ68Aに対してボルト(不図示)が螺合される。
【0056】
さらに、
図2及び
図5に示すように、基板100は、正側挿通孔111A及び負側挿通孔111Bの周囲から基板100の表側すなわち(+)Y側に向かって突出する正側絶縁突出部121A及び負側絶縁突出部121B(絶縁突出部)と、安全弁用孔113の周囲から対向する安全弁側すなわち(−)Y側に向かって延びる筒状部122とを有している。この筒状部122は、耐熱性の高い材料で形成されている。なお、本実施形態において、筒状部122は適宜省略してもよい。
【0057】
負側絶縁突出部121Bは、絶縁材で形成され、本実施形態では樹脂により形成されている。この負側絶縁突出部121Bは、負側挿通孔111Bの周囲に配されたC壁部131と、壁部131の(+)Y側から負側挿通孔111Bの径方向外側に向かって広がる鍔部132と、鍔部132の径方向外側から(+)Y側に向かって立設され、その周囲の一部に切欠き部133Aが形成された立設壁部133とを有している。立設壁部133は、XZ平面の断面形状がC字状となる。
【0058】
なお、本実施形態では、正側絶縁突出部121Aは負側絶縁突出部121Bと同一の構成であるため、説明を省略する。
【0059】
正側固定子141Aは、正側挿通孔111Aの周囲に設けられている。また、負側固定子141Bは、負側挿通孔111Bの周囲に設けられている。
【0060】
負側固定子141Bは、熱伝材且つ導電材で形成され、本実施形態では銅等の金属で形成されている。これにより、負側固定子141Bは、負極端子75の温度を計測するための温度計測用端子としての役目を担うとともに、負極端子75の電位を計測するための端子電位計測用端子としての役目も担う。
【0061】
また、正側固定子141Aは、導電材で形成され、本実施形態では銅等の金属で形成されている。これにより、正側固定子141Aは、正極端子70の電位を計測するための端子電位計測用端子としての役目を担う。
【0062】
図3に示すように、負側固定子141Bは、環状に形成されるとともに基板100の裏面に設けられた負側環状部142Bと、負側環状部142Bから(+)Y側に向かって形成された3個の負側押圧部143B(押圧部)とを有している。
【0063】
負側環状部142Bには、熱伝材で形成され、負側挿通孔111Bの径方向外側に向かって延びる固定子接続端145が接続されている。この固定子接続端145は、負側固定子141Bと後述する温度計測子151とを熱的に接続している。
【0064】
図5に示すように、負側押圧部143Bは、負側環状部142Bから負側挿通孔111Bの径方向内側に向かうにしたがって(+)Y側に向かうように形成されている。
【0065】
負側挿通孔111Bに負極端子75が挿通されると、3個の負側押圧部143Bは、負側挿通孔111Bの径方向外側に広がるように弾性変形して、負極端子75の外周に沿って配置された状態となる。これにより、3個の負側押圧部143Bは、それぞれ負極端子75と接して、負極端子75を径方向内側(内径側)に向かって押圧する。これにより、負側固定子141Bは、負極端子75と固定関係になる。なお、負側押圧部143Bは、3個でなく、負極端子75の大きさ及び形状を考慮して、負側固定子141Bが負極端子75とより強固な固定関係となるようにその数を適宜決めることができる。
【0066】
また、負側押圧部143Bの周方向両側には、負側挿通孔111Bの径方向外側に向かって凹む凹部146が形成されている。
【0067】
正側固定子141Aは負側固定子141Bと同様に、正側環状部142Aと、正側押圧部143Aとを有している。なお、本実施形態では、正側固定子141Aには固定子接続端145が設けられていない点以外は、正側固定子141Aは負側固定子141Bと同一の構成であるため、説明を省略する。
【0068】
図3に示すように、温度計測子(サーミスタ)151は、基板100の表裏面のうち電池2が配される面、すなわち裏面に固定されている。なお、本実施形態では、温度計測子としてサーミスタを用いて説明するが、本発明はこれに限られず、例えば、温度などの計測データを電気信号に変換して出力するものであればよい。
【0069】
図6に示すように、温度計測子151は、温度に応じて抵抗値が変化する抵抗体が内蔵された本体部153と、一端が本体部153に接続され他端が基板100の裏面に固定された正極側端部152A及び負極側端部152Bとを有している。正極側端部152A及び負極側端部152Bは、いずれも、本体部153と外部とを電気的に接続するための端部である。
【0070】
また、本体部153は、基板100に設けられた固定子接続端145との間に間隙を介して配されている。この固定子接続端145及び温度計測子151は、共に絶縁材154により覆われている。本実施形態では、絶縁材の一例としてシリコンで覆われている。
【0071】
この温度計測子151と負側固定子141Bとは、固定子接続端145により熱的に接続されている。そして、負側挿通孔111Bに負極端子75が挿通された状態で、温度計測子151は負側固定子141Bに接続された固定子接続端145を介して、負極端子75の温度を計測することができる。
【0072】
なお、本実施形態では、負極端子75を形成する銅が正極端子70を形成するアルミニウムよりも熱伝導率が高いため、温度計測子151は負極端子75側に設けられている。
よって、正極端子70を形成する材料の方が負極端子75を形成する材料よりも熱伝導率が高い場合には、温度計測子151は正極端子70側に設けることが望ましい。
【0073】
図3に示すように、コネクタ161は、基板100において、基板100のスペースを考慮して、安全弁用孔113を挟んで温度計測子151と反対側に設けられている。本実施形態では、コネクタ161は、安全弁用孔113と正側挿通孔111Aとの間に設けられている。
【0074】
このように、温度計測子151、安全弁用孔113及びコネクタ161は、この順に(−)X方向に並んでいる。換言すると、温度計測子151からコネクタ161までの並び方向は、(−)X方向とされている。
また、コネクタ161は、配線(不図示)を介して制御装置(不図示)に接続可能とされている。
【0075】
複数の配線170は、基板100の表裏面のうち電池2が配される側、すなわち裏面に設けられている。この複数の配線170は、温度計測子151の正極側端部152Aに接続された第一配線171と、温度計測子151の負極側端部152Bに接続された第二配線172とを有している。
【0076】
第一配線171は、基板100上において、一端が温度計測子151の正極側端部152Aに接続され、他端がコネクタ161に接続されている。詳細には、第一配線171は、正極側端部152Aから(−)Z側に向かう配線部171Aと、配線部171Aの端部から屈曲して(−)X側に向かう略直線状の配線部171Bと、配線部171Bの端部から安全弁用孔113の円弧状に沿うように配される配線部171Cとを有している。
【0077】
第二配線172は、基板100上において、一端が温度計測子151の負極側端部152Bに接続され、他端がコネクタ161に接続されている。詳細には、第二配線172は、負極側端部152Bから(+)Z側に向かう配線部172Aと、配線部172Aの端部から屈曲して(−)X側に向かう略直線状の配線部172Bと、配線部172Bの端部から安全弁用孔113の円弧状に沿うように配される配線部172Cとを有している。
【0078】
このように、第一配線171及び第二配線172は、基板100における安全弁用孔113の(−)Z側に沿うように配されている。第一配線171及び第二配線172は、安全弁用孔113に対して並び方向と直交する方向のうち一方向側に沿うように配されている。なお、並び方向は、温度計測子151、安全弁用孔113及びコネクタ161の並ぶ方向である。
【0079】
また、第一配線171のうち配線部171Cと、第二配線172のうち配線部172Cとは互いに近接するとともに略平行に配されている。
【0080】
さらに、配線170は、負側固定子141Bの負側環状部142Bに設けられた固定子接続端145に接続された負極配線173と、正側固定子141Aの正側環状部142Aに接続された正極配線174と、注入用の貫通孔114に設けられた縁部材115に接続された電池容器配線175と、縁部材115と正側環状部142Aとを接続する配線176とを有している。この配線176には抵抗体176Aが設けられている。
【0081】
ここで、基板100上に縁部材115と正側環状部142Aとを接続する配線176を設けることで、正側固定子141Aと接続された正極端子70と電池ケース60とを実質的に同電位にすることができ、電解液と接する電池ケース60の内部表面を酸化性雰囲気とし、電池ケース60の電位をリチウムイオンとのLiAlへの合金化を阻止できる電位域に保つことができる。
【0082】
また、抵抗体176Aを設けることで、例えば、負極端子75と電池ケース60とが短絡する等の異常が発生しても正極端子70から電池ケース60へ流れる電流を微小な電流、例えば、mAオーダーに制限することができる。抵抗体176A(プルアップ抵抗体)の抵抗値は、電池2に流れ得る電流値などを考慮して適宜自由に設定することができ、例えば、1kΩのものを用いることができる。
なお、本実施形態では、基板100に、正側固定子141A及び負側固定子141Bを用いて端子電位を計測するために負極配線173及び正極配線174を設けているが、本発明はこれに限られず、これら負極配線173及び正極配線174を省略することもできる。電池容器配線175も同様に省略してもよい。
【0083】
次に、バスバー4について説明する。
図1及び
図5に示すように、バスバー4は、隣接する電池2の電極同士を互いに電気的に連結する部材である。このバスバー4には、ボルト4Xが貫通する貫通孔4Aが形成され、電池2の正極端子70、負極端子75に対応する位置に貫通孔4Aが形成されている。この貫通孔4Aにボルト4Xを挿通させて、正極端子70又は負極端子75に形成された雌ねじ70X,75Xにボルト4Xを螺合させることで、バスバー4は電池2の電極に接続される。
【0084】
次に、上記のように構成された電池モジュール1の組み立てについて説明する。
【0085】
まず、電池2の正極端子70に電池状態監視装置3に形成された正側挿通孔111Aを対向させ、負極端子75に負側挿通孔111Bを対向させ、電池2の安全弁78に安全弁用孔113を対向させるようにして、電池2の(+)Y側に電池状態監視装置3を配置する。
【0086】
この際、正側押圧部143Aは、正側環状部142Aから(+)Y側に向かって形成されているため、正側押圧部143Aと正極端子70とが対応し、負側押圧部143Bは、負側環状部142Bから(+)Y側に向かって形成されているため、負側押圧部143Bと負極端子75とが対応することで、基板100は電池2に対して位置決めされる。その結果、正側挿通孔111Aに正極端子70を確実且つ簡易に、及び負側挿通孔111Bに負極端子75を確実且つ簡易に位置決めして挿通させやすくなる。
【0087】
この状態で、正側挿通孔111Aに正極端子70を挿通させるとともに、負側挿通孔111Bに負極端子75を挿通させる。このとき、負側固定子141Bの3個の負側押圧部143Bは、負側挿通孔111Bの径方向外側に広がるように弾性変形する。これにより、3個の負側押圧部143Bは、それぞれ負極端子75と接して、負極端子75を負側挿通孔111Bの径方向内側に向かって押圧する。よって、負側固定子141Bは、負極端子75に対して固定関係になる。
【0088】
ここで、負側挿通孔111Bに負極端子75を挿通させる際に、負側固定子141Bの負側押圧部143Bが負極端子75の外周面と接触しながら(−)Y方向に移動する。このため、仮に、電池2の負極端子75の外周面に異物等があったとしても、異物は負側押圧部143Bの接触移動にともなって、負極端子75の外周面から取り除かれる。
【0089】
同様に、正側固定子141Aの正側押圧部143Aも、正極端子70を径方向内側に向かって押圧する。
【0090】
また、基板100に形成された注入用の貫通孔114に設けられた縁部材115の雌ねじ151Aと電池ケース60の注入口66に螺合されたボルト68の雌ねじ68Aとに、ボルト(不図示)を螺合させる。これにより、電池状態監視装置3が電池2に取り付けられる。
【0091】
電池状態監視装置3が電池2に取り付けられた状態で、負極端子75側では、熱伝材で形成された負側固定子141Bが、負極端子75と固定関係になっている。また、負側固定子141Bの負側環状部142Bに接続され熱伝材で形成された固定子接続端145は、温度計測子151と負側固定子141Bとを熱的に接続している。よって、負極端子75と温度計測子151とは、負側固定子141B及び固定子接続端145を介して、熱的に接続されている。
【0092】
さらに、この負側固定子141Bが導電材で形成されている。よって、負極端子75とコネクタ161とは、負側固定子141B及び負極配線173を介して、電気的に接続されている。
【0093】
また、正極端子70側では、導電材で形成された正側固定子141Aが、正極端子70と固定関係になっている。よって、正極端子70とコネクタ161とは、正側固定子141A及び正極配線174を介して、電気的に接続されている。
【0094】
また、電池ケース60では、注入口66に螺合されたボルト68、基板100に設けられ導体で形成された縁部材115、ボルト68の雌ねじ68Aと縁部材115の雌ねじ115Aとに螺合されるボルト(不図示)及び配線170を介して、電池ケース60とコネクタ161とは電気的に接続されている。
【0095】
次に、電池2に取り付られた電池状態監視装置3のコネクタ161と制御装置(不図示)とを、互いに配線で接続する。
【0096】
そして、複数の電池2を配設し、バスバー4に形成された貫通孔4Aにボルト4Xを挿通させて、電池2の正極端子70、負極端子75に形成された雌ねじ70X,75Xにボルト4Xを螺合させる。これにより、電池モジュール1が組み立てられる。
【0097】
このように構成された電池モジュール1では、負極端子75を負側挿通孔111Bに挿通すれば、負極端子75に負側固定子141Bが固定関係になる。しかも、負極端子75と温度計測子151とは、熱的に接続されている。
また、負側固定子141Bの負側押圧部143Bが負極端子75を負側挿通孔111Bの径方向内側に向かって押圧するため、負側押圧部143Bと負極端子75との固定状態を維持することができるとともに、両者の接触性を高めることができる。
しかも、負側固定子141Bの3個の負側押圧部143Bは、負極端子75の外周に沿って配置された状態となるため、周方向にわたって負極端子75を確実に押圧する。
よって、例えば電池2に振動が生じても、負極端子75、負側固定子141B及び温度計測子151の相対位置関係が変わらないため、負極端子75しいては電池2の内部の温度を安定して正確に測定することができる。
【0098】
また、特許文献1に記載の装置では、サーミスタが、スポンジにより電池缶側に付勢されて、電池の温度を測定している。よって、例えば電池缶の上に異物がある場合にこの電池缶に装置を取り付ける際には、電池缶とスポンジとの間に異物が介在することとなるため、電池の温度を正確に測定することができない。一方、本実施形態に係る電池状態監視装置3では、前述したように負極端子75の外周面に異物等があったとしても、異物は負側押圧部143Bの負極端子75との接触移動にともなって取り除かれる。よって、電池状態監視装置3は、負極端子75の温度しいては電池2の内部の温度を正確に測定することができる。
【0099】
また、温度計測子151は、導体である負側固定子141Bを介して負極端子75に接続されている。よって、負極端子75の温度を計測できるため、例えば温度計測子が電池ケースの表面に接続される場合よりも、電池2内部の温度をより正確に認識することができる。
【0100】
また、正極端子70及び負極端子75とコネクタ161とが、正極端子70、負極端子75、正極配線174及び負極配線173を介して電気的に接続されているため、正極端子70と負極端子75との間の電圧を認識することができる。
【0101】
また、電池ケース60とコネクタ161とは、注入口66に螺合されたボルト68、基板100に設けられ導体で形成された縁部材115、ボルト68の雌ねじ68Aと縁部材115の雌ねじ115Aとに螺合されるボルト(不図示)及び配線170を介して、電気的に接続されている。よって、電池ケース60の電位を認識することができる。
【0102】
また、負側固定子141Bは、負極端子75の温度を計測するための温度計測用端子としての役目及び負極端子75の電位を計測するための端子電位計測用端子としての役目を担っている。よって、温度計測用端子と端子電位計測用端子とを別々に設ける場合よりも、計測装置の部品点数を抑えることができる。
【0103】
また、上記の作業は、負側挿通孔111B(正側挿通孔111A)に負極端子75(正極端子70)を挿通するだけの作業であるため、容易な作業で電池2の温度、正極端子70と負極端子75との間の電圧及び電池ケース60の電位を測定することができる。
【0104】
また、温度計測子151は基板100の裏面に設けられるため、基板100の表面にバスバー4を取り付けた場合に、温度計測子151はバスバー4と接触して損傷する虞がない。よって、温度計測子151の健全な状態を維持することができる。
【0105】
また、負側固定子141Bは、絶縁材154により覆われているため、絶縁状態を維持することができるとともに、例えば電気を冷却するための冷却風等の影響を受けることなく電池2の温度等を測定することができる。
【0106】
なお、上述した実施の形態において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。以下、上述した実施形態の各種変形例について説明する。
【0107】
「第一変形例」
上述した実施形態の第一変形例について、
図7及び
図8を用いて説明する。
【0108】
本変形例では、負側固定子141Bの負側環状部142Bから延びる固定子接続端145aの幅を広くしている。この幅は、基板100に平行な方向であって、固定子接続端145aが延びるX方向に垂直なZ方向の幅である。本変形例では、固定子接続端145aの幅寸法Waを温度計測子151の本体部153における最大寸法Wmよりも大きくしている。なお、固定子接続端145aの厚さは、上述した実施形態における固定子接続端145の厚さと同程度である。
【0109】
このように、固定子接続端145aの幅を広くすることで、固定子接続端145aの熱抵抗が小さくなり、負極端子75から固定子接続端145aを介して温度計測子151へ熱が伝わり易くなる。このため、負極端子75の温度変化に対する温度計測子151周りの温度変化の時間差を小さくすることができる。よって、本変形例では、温度の計測応答性を高めることができる。
【0110】
また、本変形例では、負極端子75から温度計測子151側へ流れる熱量が多くなる。このため、本変形例では、固定子接続端の幅が狭い場合よりも、外部環境温度の影響を小さくすることができる。上述の電池2では、電極端子70,75周りの発熱量が多いことから、電池2の基板100側を積極的に冷却する場合がある。このように、電池2の基板100側を冷却する場合でも、本変形例では、冷却の影響を抑え、負極端子75の温度の値として、より現実の温度に近い値を得ることができる。
【0111】
「第二変形例」
上述した実施形態の第二変形例について、
図9を用いて説明する。
【0112】
上述した実施形態では、
図6に示すように、基板100の厚さ方向であるY方向において、基板100、固定子接続端145、絶縁材154、温度計測子151(本体部153)の順で、これらが並んでいる。本変形例では、基板100の厚さ方向であるY方向において、基板100、温度計測子151(本体部153)、絶縁材である絶縁フィルム154b、固定子接続端145bの順で、これらが並んでいる。すなわち、本変形例の固定子接続端145bは、温度計測子151を基準にして基板100の側とは反対側に、絶縁材である絶縁フィルム154bを介して配置されている。本変形例においても、固定子接続端145bの幅寸法は、温度計測子151の本体部153における最大寸法よりも大きい。
【0113】
本変形例では、温度計測子151が、基板100と固定子接続端145bとで挟まれるので、上述した実施形態及び第一変形例よりも、外部環境温度の影響をより少なくすることができる。
【0114】
なお、本変形例では、固定子接続端145bの外側を絶縁材で覆っていないが、上述した実施形態や第一変形例と同様に、固定子接続端145bの外側を絶縁材で覆ってもよい。
【0115】
「第三変形例」
上述した実施形態の第三変形例について、
図10及び
図11を用いて説明する。
【0116】
本変形例では、円柱状の負極端子75の外周側と環状の負側固定子141Bの内周側との間に、両者間での熱伝導を促進する熱伝導促進部材168を配置している。円柱状の負極端子75の外周側と環状の負側固定子141Bの内周側との間には、互いに離間して対向する隙間部167が存在する。熱伝導促進部材168は、この隙間部167に、負極端子75及び負側固定子141Bの双方に接するよう配置されている。
【0117】
この熱伝導促進部材168は、負極端子75の融点及び負側固定子141Bの融点よりも低い融点の熱伝材で形成されている。例えば、負極端子75及び負側固定子141Bが銅又は銅を主成分とする合金で形成されている場合、この銅の融点は1083℃、銅を主成分とする合金の融点は、添加物にもよるが、例えば、897〜1097℃である。この熱伝導促進部材168は、例えば、融点が200℃以下の低融点合金で形成されている。この低融点合金としては、例えば、ハンダの主要成分であるSnの他に、BiやIn等を含む合金がある。具体的には、例えば、以下のような合金がある。なお、以下で示す融点とは、固体が溶け始める温度で、いわゆる固相線温度である。また、融点は、合金を形成する金属元素の成分が同じであっても、以下で例示する成分比率が変われば変わる。
【0118】
28.5wt%Sn−Pb−28.5wt%Bi(融点:99℃)
46wt%Sn−Pb−14wt%Bi(融点:137℃)、
46wt%Sn−Pb−8wt%Bi(融点:135℃)
19wt%Sn−Pb−53.5wt%Bi−10.5wt%In(融点:60℃)
13.3wt%Sn−Pb−50wt%Bi−10wt%Cd(ウッドメタル)(融点:70℃)
12.5wt%Sn−Pb−50wt%Bi−12.5wt%Cd(融点:60.5)
43wt%Sn−57wt%Bi(融点:138℃)
48wt%Sn−52wt%In(融点:117℃)
【0119】
本変形例では、負極端子75と負側固定子141Bとの間の隙間部167に、熱伝材で形成された熱伝導促進部材168が配置されているので、負極端子75から負側固定子141Bへ熱を伝わり易くすることができる。さらに、熱伝導促進部材168は融点が低いため、負極端子75が温度上昇する過程の早い段階で熱伝導促進部材168が柔らかくなり、熱伝導促進部材168と負極端子75及び負側固定子141Bとの接触性が高まり、負極端子75から負側固定子141Bへ熱をより伝わり易くすることができる。
【0120】
ここで、仮に、負極端子75の温度が100℃(以下、この温度を限界温度とする)以上になると、以降、この電池は、使用不能になる、又は能力が著しく低下する、とする。このような場合、負極電極が100℃になる以前に、これを検知することが好ましい。
【0121】
そこで、本変形例では、負極端子75の限界温度未満の温度が融点である材料で熱伝導促進部材168を形成する。このため、本変形例では、負極端子75が限界温度になる以前に熱伝導促進部材168が溶け始め、負極端子75と負側固定子141Bとの間の熱伝導性が高まり、温度の計測応答性を高めることができる。
【0122】
なお、熱伝導促進部材168を形成する材料は、その融点が負極端子75の限界温度以上であっても、限界温度未満である程度柔らかくなる材料であってもよい。これは、前述したように、熱伝導促進部材168が柔らかくなり、この熱伝導促進部材168と負極端子75及び負側固定子141Bとの接触性が高まることで、負極端子75と負側固定子141Bとの間の熱伝導性が高まるからである。
【0123】
「その他の変形例」
本実施形態では、電池2としてリチウム二次電池を例にとって説明したが、本発明はこれに限られず、電極端子が電池ケースの一つの面に配された電池であればよく、電池の種類・形状は適宜変更が可能である。
【0124】
また、本実施形態では、固定子141A,141Bは、端子挿通孔111A,111Bに電極端子70,75が挿通された状態で、電極端子70,75に接して電極端子70、75を内径側に向かって押圧する押圧部143A,143Bを備える場合を例にとって説明した。しかし、本発明はこれに限られず、固定子は、端子挿通孔に電極端子が挿通された状態で、電極端子と接触固定されていればよく、電極端子の形状に合わせた形状であってもよい。
【0125】
また、本実施形態では、温度計測子151は、基板100の表裏面のうち電池2側の面(裏層102)に設けられている場合を例にとって説明したが、基板100表面(表層101)に設けられていてもよい。
【0126】
また、本実施形態では、熱伝材で形成され、固定子141A,141Bに接続されて、固定子141A,141Bと温度計測子151とを熱的に接続する固定子接続端145を備える場合を例にとって説明したが、固定子接続端145を省略し、温度計測子151を直接固定子141に接続させてもよい。
【0127】
また、本実施形態では、温度計測子151と固定子接続端145は、共に絶縁材により覆われている場合を例にとって説明したが、外部からの影響を受けずに温度を計測可能な場合などは絶縁材を省略してもよい。
【0128】
また、本実施形態では、固定子141A,141Bは、導電材で形成され、電極端子70,75の電位を計測するための端子電位計測用端子を有する場合を例にとって説明したが、温度を計測する場合のみであれば、端子電位計測用端子は省略してもよい。