特許 6070386 電池モジュール

(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】6070386

(24)【登録日】2017年1月13日

(45)【発行日】2017年2月1日

(54)【発明の名称】電池モジュール

(51)【国際特許分類】

   H01M 2/10 20060101AFI20170123BHJP

   H01M 2/20 20060101ALI20170123BHJP

   H01M 10/48 20060101ALI20170123BHJP

【ＦＩ】

   H01M2/10 E

   H01M2/10 S

   H01M2/20 A

   H01M10/48 301

【請求項の数】6

【全頁数】9

(21)【出願番号】特願2013-87641(P2013-87641)

(22)【出願日】2013年4月18日

(65)【公開番号】特開2014-212026(P2014-212026A)

(43)【公開日】2014年11月13日

【審査請求日】2015年9月4日

(73)【特許権者】

【識別番号】000003218

【氏名又は名称】株式会社豊田自動織機

(74)【代理人】

【識別番号】100105957

【弁理士】

【氏名又は名称】恩田 誠

(74)【代理人】

【識別番号】100068755

【弁理士】

【氏名又は名称】恩田 博宣

(72)【発明者】

【氏名】守作 直人

(72)【発明者】

【氏名】植田 浩生

(72)【発明者】

【氏名】加藤 崇行

(72)【発明者】

【氏名】前田 和樹

(72)【発明者】

【氏名】山口 敦

【審査官】 守安 太郎

(56)【参考文献】

【文献】 特開平０７−１２２２４９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１２／１５７４６４（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 米国特許出願公開第２００９／０１３０５４５（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 特開２００６−１８６０４５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−２５６４６７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実開昭６３−０２５４６５（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特開２０１０−２８７５５０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−２７０１２２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実開平０４−１２９４７０（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 米国特許出願公開第２００９／０１１７４５２（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｍ ２／１０

Ｈ０１Ｍ ２／２０

Ｈ０１Ｍ １０／４８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

電池セルと、
前記電池セルを保持する電池ホルダと、を備え、
前記電池ホルダには、少なくとも一部に開口部を有する収容部が設けられ、前記収容部にサーミスタ又は配線が収容された電池モジュールであって、
前記開口部と対向して配置された拘束部材によって前記サーミスタ又は前記配線が拘束され、
前記拘束部材は、前記電池セル同士を接続するバスバーを覆うバスバーカバーであることを特徴とする電池モジュール。

【請求項2】

前記収容部に収容された前記サーミスタは、前記拘束部材によって前記電池セルに向けて押圧されることを特徴とする請求項１に記載の電池モジュール。

【請求項3】

前記拘束部材と前記サーミスタとの間には、弾性体が設けられることを特徴とする請求項２に記載の電池モジュール。

【請求項4】

電池セルと、
前記電池セルを保持する電池ホルダと、を備え、
前記電池ホルダには、少なくとも一部に開口部を有する収容部が設けられ、前記収容部にサーミスタが収容された電池モジュールであって、
前記開口部と対向して配置された拘束部材によって前記サーミスタが拘束され、
前記収容部に収容された前記サーミスタは、前記拘束部材によって前記電池セルに向けて押圧され、
前記電池ホルダは、前記サーミスタにおける前記拘束部材と対向する面の一部を覆う抜け防止部を有することを特徴とする電池モジュール。

【請求項5】

前記拘束部材と前記サーミスタとの間には、弾性体が設けられることを特徴とする請求項４に記載の電池モジュール。

【請求項6】

前記拘束部材は、前記電池セル同士を接続するバスバーを覆うバスバーカバーであることを特徴とする請求項４又は請求項５に記載に電池モジュール。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、電池モジュールに関する。

【背景技術】

【0002】

電池モジュールには、電池モジュールを構成する部材同士を接続する配線や、電池セルの温度を測定するための温度センサが設けられている（例えば、特許文献１参照）。
特許文献１に記載の二次電池装置では、複数の電池セルを並列接続したセルユニットがセンターケース内に収容されている。複数の電池セルのうち、最も温度が高くなる位置に設けられた電池セル及び最も温度が低くなる位置に設けられた電池セルには、サーミスタが設けられている。センターケースの側壁において、サーミスタが取り付けられる電池セルと対向する側壁内面には、細長い帯状の溝が形成されている。サーミスタは、溝内に収容される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１２−３８４６８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、二次電池装置に振動が加わると、サーミスタが溝から抜け出すおそれがある。
本発明の目的は、サーミスタ又は配線が収容部から抜け出すことを抑止することができる電池モジュールを提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0005】

上記課題を解決する電池モジュールは、電池セルと、前記電池セルを保持する電池ホルダと、を備え、前記電池ホルダには、少なくとも一部に開口部を有する収容部が設けられ、前記収容部にサーミスタ又は配線が収容された電池モジュールであって、前記開口部と対向して配置された拘束部材によって前記サーミスタ又は前記配線が拘束され、前記拘束部材は、前記電池セル同士を接続するバスバーを覆うバスバーカバーであることを要旨とする。

【0006】

電池ホルダに収容部を設ける場合、収容部にサーミスタ又は配線を収容する目的や、収容部にサーミスタや配線を収容した後に収容状態を確認することなどを目的として開口部が設けられている。開口部が閉塞されていない状態で電池モジュールに振動などが加わると、サーミスタ又は配線が収容部から収容部の外部に抜け出すおそれがある。この結果、サーミスタが電池セルの温度を測定できなくなったり、断線の原因になる。サーミスタ又は配線を拘束部材で拘束することで、電池モジュールに振動が加わっても収容部からサーミスタ又は配線が抜け出しにくい。
また、拘束部材としてバスバーカバーを兼用することができる。

【0007】

上記電池モジュールについて、前記収容部に収容された前記サーミスタは、前記拘束部材によって前記電池セルに向けて押圧されることが好ましい。
これによれば、拘束部材によってサーミスタを電池セルに向けて押しつけることができる。したがって、サーミスタが電池セルの温度を適切に検出することができ、電池セルの温度の検出精度が向上される。

【0008】

上記電池モジュールについて、前記拘束部材と前記サーミスタとの間には、弾性体が設けられることが好ましい。
これによれば、拘束部材がサーミスタを電池セルに向けて押圧するときには、弾性体が弾性変形する。このため、サーミスタや拘束部材の製造上の誤差を弾性体の変形量で吸収することができる。

【0009】

上記課題を解決する電池モジュールは、電池セルと、前記電池セルを保持する電池ホルダと、を備え、前記電池ホルダには、少なくとも一部に開口部を有する収容部が設けられ、前記収容部にサーミスタが収容された電池モジュールであって、前記開口部と対向して配置された拘束部材によって前記サーミスタが拘束され、前記収容部に収容された前記サーミスタは、前記拘束部材によって前記電池セルに向けて押圧され、前記電池ホルダは、前記サーミスタにおける前記拘束部材と対向する面の一部を覆う抜け防止部を有することを要旨とする。
電池ホルダに収容部を設ける場合、収容部にサーミスタを収容する目的や、収容部にサーミスタを収容した後に収容状態を確認することなどを目的として開口部が設けられている。開口部が閉塞されていない状態で電池モジュールに振動などが加わると、サーミスタが収容部から収容部の外部に抜け出すおそれがある。この結果、サーミスタが電池セルの温度を測定できなくなったり、断線の原因になる。サーミスタを拘束部材で拘束することで、電池モジュールに振動が加わっても収容部からサーミスタが抜け出しにくい。また、拘束部材によってサーミスタを電池セルに向けて押しつけることができる。したがって、サーミスタが電池セルの温度を適切に検出することができ、電池セルの温度の検出精度が向上される。また、拘束部材でサーミスタを拘束する前に収容部からサーミスタが抜け出すことを抑制することができる。

【0010】

上記電池モジュールについて、前記拘束部材と前記サーミスタとの間には、弾性体が設けられることが好ましい。
これによれば、拘束部材がサーミスタを電池セルに向けて押圧するときには、弾性体が弾性変形する。このため、サーミスタや拘束部材の製造上の誤差を弾性体の変形量で吸収することができる。
上記電池モジュールについて、前記拘束部材は、前記電池セル同士を接続するバスバーを覆うバスバーカバーであることが好ましい。
これによれば、拘束部材としてバスバーカバーを兼用することができる。

【発明の効果】

【0011】

本発明によれば、サーミスタ又は配線が収容部から抜け出すことを抑止することができる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】実施形態の電池パックを示す斜視図。

【図2】実施形態の電池モジュールを示す斜視図。

【図3】実施形態の電池ホルダ及び角型電池の斜視図。

【図4】（ａ）は実施形態の収容部を示す斜視図、（ｂ）は（ａ）の４−４線断面図。

【図5】実施形態の電池モジュールを示す断面図。

【図6】図５に示す符号Ａに囲まれる部位を拡大して示す断面図。

【図7】別例の電池モジュールを示す断面図。

【発明を実施するための形態】

【0013】

以下、電池モジュールの一実施形態について説明する。
図１に示すように、電池パック１０は、ケース１１に電池モジュール２０が収容されている。本実施形態では、電池モジュール２０は３個積層されている。

【0014】

図２及び図３に示すように、電池モジュール２０は、電池セルとしての角型電池２１（例えば、リチウムイオン二次電池や、ニッケル水素蓄電池などの二次電池）が、樹脂製の電池ホルダ３０に保持された状態で複数並設されている。電池モジュール２０において、角型電池２１の並設方向両端にはエンドプレート２２が設けられている。

【0015】

各エンドプレート２２及び各電池ホルダ３０には、ボルトＢが挿通されている。ボルトＢは、一方のエンドプレート２２から他方のエンドプレート２２に向けて挿通され、他方のエンドプレート２２側でナットＮに螺合されている。各エンドプレート２２には、ブラケット２４が固定されている。そして、ブラケット２４がケース１１の側壁に固定されることで、電池モジュール２０はケース１１の側壁に固定されている。

【0016】

図３に示すように、電池ホルダ３０は、矩形平板状の第１の被覆部３１を有している。第１の被覆部３１の長手方向両端には、第１の被覆部３１の厚み方向に延びる矩形平板状の第２の被覆部３２及び第３の被覆部３３が設けられている。第２の被覆部３２の長手方向第１端部３２ａ（第１の被覆部３１が設けられる端部とは反対側の端部）と、第３の被覆部３３の長手方向第１端部３３ａ（第１の被覆部３１が設けられる端部とは反対側の端部）には、各被覆部３２，３３の短手方向第１端部３２ｂ、３３ｂの間で延びる矩形平板状の第４の被覆部３４が設けられている。第４の被覆部３４は、厚み方向が被覆部３２，３３の短手方向と一致し、長手方向が第２の被覆部３２と第３の被覆部３３の対向方向に一致する。そして、第４の被覆部３４の厚み方向及び長手方向に直交する方向が、第４の被覆部３４の短手方向となる。第１の被覆部３１、第２の被覆部３２、第３の被覆部３３に囲まれる領域は、角型電池２１が収容される電池収容部Ｓとなる。

【0017】

また、第４の被覆部３４の長手方向両端における第４の被覆部３４の短手方向の一端面上には、Ｕ字状をなすとともに、第４の被覆部３４の厚み方向に開口する端子収容部３５がそれぞれ設けられており、各端子収容部３５は、第２の被覆部３２及び第３の被覆部３３に連設されている。

【0018】

第４の被覆部３４の短手方向の一端面上には、端子収容部３５と隣り合って四角柱状の柱部材３６，３７が設けられている。柱部材３６，３７の軸は、被覆部３２，３３の短手方向に延びている。柱部材３６，３７には、ボルトＢが挿通される挿通孔３６ａ，３７ａが柱部材３６，３７の軸方向に貫通して設けられている。

【0019】

第２の被覆部３２及び第３の被覆部３３の長手方向第１端部３２ａ，３３ａには、各被覆部３２，３３と連設され、各被覆部３２，３３の長手方向に延びる矩形平板状の突出部３８が設けられている。また、第２の被覆部３２及び第３の被覆部３３の長手方向第２端部３２ｃ、３３ｃには、四角柱状の脚部３９が設けられている。脚部３９の軸は、被覆部３２，３３の短手方向に延びている。脚部３９には、ボルトＢが挿通される挿通孔３９ａが脚部３９の軸方向に貫通して設けられている。

【0020】

図４（ａ）及び（ｂ）に示すように、電池ホルダ３０は、一方の柱部材３６と（第４の被覆部３４の長手方向に）隣り合う収容部４１を有している。収容部４１は、第４の被覆部３４から第４の被覆部３４の厚み方向に向けて延びる板材４２と、柱部材３６から板材４２に向けて延びる板状の抜け防止部４３とを有している。板材４２は、柱部材３６から第４の被覆部３４の長手方向に若干離間した位置に設けられている。抜け防止部４３は、電池収容部Ｓから若干離間した位置に設けられている。また、第４の被覆部３４には、板材４２と柱部材３６との間に、第４の被覆部３４の短手方向に突出する壁部４４が設けられている。収容部４１は、板材４２、抜け防止部４３及び壁部４４に囲まれる領域に、開口部４５を有している。

【0021】

収容部４１には、サーミスタ５１が収容されている。そして、角型電池２１の高さ方向の一面（接続端子が設けられる面）と、板材４２、抜け防止部４３及び壁部４４によって、サーミスタ５１が角型電池２１に接触した状態で保持される。抜け防止部４３は、サーミスタ５１の開口部４５と面する部位の一部を覆っている。

【0022】

図５に示すように、電池ホルダ３０は、角型電池２１同士を接続するバスバー２６を保護するためのバスバーカバー６０を保持している。拘束部材としてのバスバーカバー６０は、電池ホルダ３０の突出部３８の間に設けられている。バスバーカバー６０は、矩形平板状の本体部６１と、本体部６１の短手方向両端から本体部６１の厚み方向に向けて延びる矩形平板状の突出部６２とを有している。突出部６２は、本体部６１の長手方向全体に亘って設けられている。バスバーカバー６０は、突出部６２が電池ホルダ３０の突出部３８に沿うように電池ホルダ３０に保持される。本体部６１には、突出部６２が設けられた面とは反対側の面から本体部６１の厚み方向に延びる矩形平板状の押圧部６３が設けられている。押圧部６３は、本体部６１の長手方向全体に亘って設けられている。バスバーカバー６０は、本体部６１の押圧部６３が設けられた面が角型電池２１の高さ方向一面（接続端子が設けられる面）と対向するように設けられている。押圧部６３は、開口部４５と対向する位置に設けられている。

【0023】

図６に示すように、押圧部６３の先端（押圧部６３における本体部６１とは反対側の端部）には、弾性体としてのスポンジ６４が設けられている。そして、押圧部６３は、このスポンジ６４を介してサーミスタ５１を角型電池２１に向けて押圧している。そして、押圧部６３及びスポンジ６４によって開口部４５が閉塞されるとともに、サーミスタ５１が拘束されている。押圧部６３は、開口部４５と対向するように設けられており、サーミスタ５１の開口部４５から露出する面が、押圧部６３と対向する面となる。前述した抜け防止部４３は、サーミスタ５１における押圧部６３（バスバーカバー６０）と対向する面の一部を覆っている。

【0024】

次に、本実施形態の電池モジュール２０の作用について説明する。
例えば、収容部４１の開口部４５が押圧部６３で閉塞されていない場合、電池モジュール２０に振動が加わると、収容部４１から開口部４５を介してサーミスタ５１が抜け出すおそれがある。本実施形態では、押圧部６３によって開口部４５を閉塞するとともに、サーミスタ５１を角型電池２１に向けて押圧することで拘束しているため、開口部４５からサーミスタ５１が抜け出しにくい。なお、「閉塞」とは、サーミスタ５１が開口部４５を介して収容部４１から抜け出ない程度に塞がっていればよく、開口部４５の全てが押圧部６３によって塞がれている状態のみを示すものではない。

【0025】

また、サーミスタ５１は、角型電池２１に接触している状態が維持されることが好ましい。サーミスタ５１や、電池ホルダ３０などの製造上の誤差から、抜け防止部４３とサーミスタ５１の間に隙間が存在すると、電池モジュール２０が振動したときに、サーミスタ５１が角型電池２１から離れてしまい、接触状態を維持できない場合がある。本実施形態のように、押圧部６３によってサーミスタ５１を角型電池２１に向けて押圧することで、サーミスタ５１と角型電池２１の接触状態を維持しやすい。

【0026】

したがって、上記実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。
（１）サーミスタ５１が収容される収容部４１の開口部４５は、バスバーカバー６０の押圧部６３によって閉塞されるとともに、サーミスタ５１がバスバーカバー６０の押圧部６３によって拘束されている。このため、電池モジュール２０に振動が加わったときに、サーミスタ５１が収容部４１から抜け出すことが抑止されている。

【0027】

（２）また、サーミスタ５１は、角型電池２１と接触している状態が維持されることが好ましい。押圧部６３によってサーミスタ５１を角型電池２１に押圧することで、サーミスタ５１と角型電池２１の接触状態を維持することができる。また、押圧部６３によってサーミスタ５１を角型電池２１に押圧できるため、サーミスタ５１や電池ホルダ３０などの製造上の誤差などによって、抜け防止部４３とサーミスタ５１との間に隙間が存在しても、サーミスタ５１を角型電池２１に接触させることができる。このため、サーミスタ５１と角型電池２１との接触状態を維持でき、角型電池２１の温度の検出精度が向上される。

【0028】

（３）押圧部６３の先端には、スポンジ６４が設けられている。押圧部６３によってサーミスタ５１が押圧されると、スポンジ６４が弾性変形する。このため、スポンジ６４の弾性変形量によって、サーミスタ５１や押圧部６３の製造上の誤差を吸収することができる。

【0029】

（４）また、スポンジ６４が設けられていることで、スポンジ６４が緩衝材として機能し、サーミスタ５１の破損を抑止することができる。
（５）収容部４１には、抜け防止部４３が設けられている。このため、バスバーカバー６０の押圧部６３によって開口部４５を閉塞する前に、収容部４１からサーミスタ５１が抜け落ちることが抑止されている。

【0030】

（６）拘束部材としてバスバーカバー６０を兼用しているため、部品点数を増やすことなく収容部４１の開口部４５を閉塞することができる。
なお、実施形態は、以下のように変更してもよい。

【0031】

○ 電池モジュール２０は、図７に示すように構成してもよい。図７に示す電池モジュール２０は、実施形態とは電池ホルダ３０の突出部３８の形状が異なっており、他の構成は実施形態と同様である。以下、詳細に説明する。図７に示すように、電池ホルダ３０の突出部７１は、実施形態の突出部３８よりも厚くなっている。突出部７１の先端（第２の被覆部３２及び第３の被覆部３３とは反対側の端部）には、収容部７２が設けられている。収容部７２は、突出部７１の先端に設けられた凹部であり、開口部７４を有している。開口部７４は、電池モジュール２０の積層方向（突出部７１の長手方向）に開口している。収容部７２には、配線７３が収容されている。配線７３は、例えば、積層される電池モジュール２０同士を接続する配線や、サーミスタ５１と制御機器を接続する配線等である。収容部７２の開口部７４は、積層された電池モジュール２０の電池ホルダ３０（拘束部材）によって閉塞されている。これにより、配線７３は、収容部７２の内部に拘束される。具体的にいえば、配線７３は、収容部７２の壁面及び電池ホルダ３０の脚部３９によって電池モジュール２０の積層方向（突出部７１の長手方向）及び突出部７１の厚み方向への移動が規制されている。また、配線７３は、上記したように、電池モジュール２０やサーミスタ５１等と接続されているため、突出部７１の短手方向への移動も規制されている。なお、収容部７２の開口部７４は、突出部７１の厚み方向に開口してもよい。この場合でも、電池モジュール２０を積層したときに、電池ホルダ３０の一部が、開口部７４を閉塞するように電池ホルダ３０を構成することで配線７３を拘束することができる。同様に、突出部７１の短手方向に開口部７４が開口してもよい。また、収容部７２は、電池ホルダ３０の脚部３９など、他の場所に設けられていてもよい。

【0032】

○ 拘束部材として、バスバーカバー６０以外を用いてもよい。例えば、角型電池２１から排出される気体が通るダクトを設ける場合には、このダクトを拘束部材として用いてもよい。なお、拘束部材として、ダクトやバスバーカバー６０など、電池モジュール２０を構成するモジュール構成部材を用いることで、電池モジュール２０を利用して開口部４５を閉塞することができる。

【0033】

○ 弾性体として、ゴムなどを用いてもよい。
○ 電池セルとして円筒形電池やラミネート型の電池を用いてもよい。
○ 角型電池２１の個数は増やしてもよいし、減らしてもよい。角型電池２１は、単数であってもよい。

【0034】

○ 収容部４１は、角型電池２１の幅方向に開口部４５が開口するように構成しても、角型電池２１の厚み方向に開口部４５が開口するように構成してもよい。
○ サーミスタ５１と角型電池２１は、接触していなくてもよい。例えば、サーミスタ５１と角型電池２１の間に、絶縁シート等の介在物が介在されていてもよい。

【0035】

次に、上記実施形態及び別例から把握できる技術的思想について以下に追記する。
（イ）前記拘束部材は、モジュール構成部材であることを特徴とする請求項１〜請求項４のうちいずれか一項に記載の電池モジュール。

【符号の説明】

【0036】

２０…電池モジュール、２１…角型電池、３０…電池ホルダ、４１，７２…収容部、４３…抜け防止部、４５，７４…開口部、５１…サーミスタ、６０…バスバーカバー、６４…スポンジ、７３…配線。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】