(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
バスバ本体と、前記バスバ本体に対して厚さ方向の一方側に向けて折り曲げられて各電池セルにそれぞれ接続される複数の接続部と、を有し、かつ前記接続部における前記バスバ本体と前記電池セルとの間に溶断部が設けられており、複数の前記電池セルを電気的に接続するバスバと、
前記バスバ本体と前記電池セルとの間に配置され、複数の前記接続部を個々に囲む複数の筒状部を有する絶縁性の保護部材と、
を備え、
前記保護部材は、前記電池セルと対向する板状の第一カバー部と、前記第一カバー部よりも前記電池セル側に配置され、複数の貫通孔を有する板状の第二カバー部と、を有し、
複数の前記筒状部は、前記第一カバー部と一体に形成されており、複数の前記貫通孔から前記電池セルに向けて突出していることを特徴とする電池接続モジュール。
【発明を実施するための形態】
【0015】
以下に、本発明の実施形態に係る電池接続モジュール、電池接続モジュールの製造方法、電池パック、および保護部材につき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、この実施形態によりこの発明が限定されるものではない。また、下記の実施形態における構成要素には、当業者が容易に想定できるものあるいは実質的に同一のものが含まれる。
【0016】
[実施形態]
図1から
図9を参照して、実施形態について説明する。本実施形態は、電池接続モジュール、電池接続モジュールの製造方法、電池パック、および保護部材に関する。
図1は、実施形態に係る電池パックの側面図、
図2は、実施形態に係る電池パックの内部を示す斜視図、
図3は、実施形態に係るバスバの平面図、
図4は、実施形態に係るバスバの側面図、
図5は、実施形態に係る保護部材の斜視図、
図6は、実施形態に係る保護部材を下側から見た斜視図、
図7は、実施形態に係る電池パックの内部の断面図、
図8は、実施形態に係る電池パックの要部断面図、
図9は、実施形態に係る電池接続モジュールの組み立て手順を説明する斜視図である。なお、
図1では、筐体101の側壁が省略されており、筐体101の内部が図示されている。
【0017】
図1に示すように、本実施形態に係る電池パック100は、筐体101、電池接続モジュール1、および電池モジュール10を有する。筐体101の形状は、例えば、中空の直方体形状である。筐体101は、底壁部101a、天板部101b、および底壁部101aと天板部101bとをつなぐ側壁部を有する。電池接続モジュール1および電池モジュール10は、筐体101の内部に収容される。筐体101内には、更に、接続部材5、ケース6、絶縁カバー7等が収容される。本実施形態の電池接続モジュール1は、バスバ2、保護部材3、およびケース6を含む。
【0018】
電池モジュール10は、複数のスタック11を含む。各スタック11は、複数の電池セル4の集合体である。本実施形態のスタック11は、10本の電池セル4を有する。電池セル4は、円筒形状をなしており、軸方向の一端に正極、他端に負極を有する。各スタック11では、電池セル4が軸方向の同じ側に同極を向けて配列されている。つまり一つのスタック11では、電池セル4の同極同士が隣接している。本実施形態のスタック11では、電池セル4が5本ずつ2列に配置されている。
【0019】
バスバ2および接続部材5は、スタック11の各電池セル4を電気的に並列に接続する。本実施形態の電池パック100では、各電池セル4が正極を上側に向け、負極を下側に向けて筐体101内に収容されている。バスバ2は、複数の電池セル4の正極同士を互いに電気的に接続する。接続部材5は、複数の電池セル4の負極同士を互いに電気的に接続する。接続部材5は、板状の部材であって、金属等の導電性材料によって構成されている。接続部材5は、筐体101の底部に配置されている。接続部材5は、本体5a、複数の接続部5
bを有する。本体5aは、平板形状の本体部分である。接続部5bは、本体5aから上側に向けて折り曲げられている。接続部5bは、電池セル4の負極と電気的に接続されると共に、電池セル4を下側から支持する
。
【0020】
本実施形態の電池パック100では、複数のスタック11が電気的に直列に接続される。より具体的には、スタック11は、筐体101内に縦方向に沿って直線状に並べられる。ここで、本明細書において、「縦方向」は、スタック11および筐体101の長手方向である。また、「横方向」は、スタック11および筐体101の短手方向であり、縦方向と直交する方向である。
【0021】
バスバ2は、
図3および
図4に示すように、バスバ本体21および接続部22を有する。バスバ2は、例えば、金属板をプレス加工によって打ち抜いて形成される。バスバ本体21と接続部22とは一体に形成されている。バスバ本体21は、板状であり、各電池セル4に対応する貫通孔21aを有する。貫通孔21aは、接続部22を残すようにして抜き加工によって形成される。平面視における貫通孔21aの概形は、矩形、例えば正方形である。貫通孔21aは、第一壁面21b、第二壁面21c、第三壁面21d、および第四壁面21eを有する。第一壁面21bと第三壁面21dとは縦方向において互いに対向している。第二壁面21cと第四壁面21eとは横方向において互いに対向している。
【0022】
接続部22は、板状部23と、帯状の連結部24とを有する。板状部23は、平面視における形状が矩形の平板状の構成部である。板状部23は、連結部24の先端につながっている。板状部23は、中央部に突起23aを有する。突起23aは、下側に向けて突出しており、例えば、板状部23の一部を湾曲させることにより形成される。板状部23は、電池セル4の正極41に対して溶接、例えば抵抗溶接により接続される。一つの電池セル4に対して対応する一つの板状部23が電気的に接続される。つまり、バスバ2の複数の接続部22は、各電池セル4にそれぞれ接続される。
【0023】
連結部24は、帯状の構成部であり、バスバ本体21および板状部23と一体である。連結部24は、第一構成部25および第二構成部26を有する。第一構成部25は、第一壁面21bから第三壁面21dに向けて縦方向に延在している。第一構成部25の基端は、第一壁面21bにおける第二壁面21c寄りの位置につながっている。言い換えると、第一構成部25は、第二壁面21cに沿って縦方向に延在している。第一構成部25は、バスバ本体21と同一面上にある。
【0024】
第二構成部26は、第一構成部25の先端から第四壁面21eに向けて横方向に延在している。第二構成部26は、第三壁面21dに沿って延在している。
図3に示すように、第二構成部26は、第一構成部25に対して直交している。第二構成部26は、第一構成部25の先端と板状部23とをつないでいる。第二構成部26の先端は、第一壁面21bに向けて屈曲しながら板状部23につながっている。
【0025】
図4に示すように、第二構成部26は下側に向けて折り曲げられている。より具体的には、第二構成部26は、第一屈曲部26aおよび第二屈曲部26bにおいてそれぞれ折り曲げられている。第二構成部26において、第一構成部25と第一屈曲部26aとの間は水平、すなわちバスバ本体21と平行である。第二構成部26は、第一屈曲部26aにおいて斜め下側へ向けて折り曲げられている。第二構成部26において、第一屈曲部26aと第二屈曲部26bとの間は、第二屈曲部26bへ近づくに従って下側へ向かうように傾斜している。第二構成部26は、第二屈曲部26bにおいて、水平方向へ向けて折り曲げられている。第二構成部26において、第二屈曲部26bと板状部23との間は水平、すなわちバスバ本体21と平行である。このように、接続部22は、バスバ本体21に対して、バスバ本体21の厚さ方向の一方側に向けて折り曲げられる。なお、バスバ本体21において、下側を向く面、すなわち電池セル4側の面を「裏面21f」と称し、裏面21fと反対側の面、すなわち上側を向く面を「表面21g」と称する。
【0026】
図3に示すように、接続部22は、溶断部27を有する。溶断部27は、予め定められた電流値を超える電流が流れた場合に溶断してバスバ本体21と電池セル4とを遮断するヒューズ機能を有する。本実施形態の溶断部27は、第二構成部26の一部である。溶断部27の断面積は、第二構成部26における他の部分の断面積よりも小さい。この断面積の違いは、例えば、溶断部27の幅を第二構成部26における他の部分の幅よりも小さくすることで実現される。なお、第二構成部26の一部を溶断部27とすることに代えて、第二構成部26の全体が溶断部27とされてもよい。この場合、第二構成部26の断面積は第一構成部25の断面積よりも小さくされる。
【0027】
図5に示すように、保護部材3は、本体としてのカバー部31と、複数の筒状部32とを有する。カバー部31および筒状部32は、絶縁性を有する材料、例えば合成樹脂によって形成されている。カバー部31は、バスバ本体21における電池セル4側の面、つまり裏面21fを覆う。本実施形態のカバー部31は、第一カバー部33、および第二カバー部34の二層構造となっている。カバー部31は、第一カバー部33と第二カバー部34とが一体に形成されて構成されていてもよく、別部材である第一カバー部33と第二カバー部34とが組み合わされていてもよい。第一カバー部33および第二カバー部34は、それぞれ板状の構成要素である。第一カバー部33と第二カバー部34とは厚さ方向に所定の隙間を設けて積層されている。第一カバー部33は、第二カバー部34よりも上側に位置している。第一カバー部33は、バスバ本体21の裏面21f、すなわち電池セル4側の面を覆うと共に、バスバ本体21を下側から支持する。筒状部32は、第一カバー部33と一体に構成されている。
【0028】
第二カバー部34は、スタック11を上側から覆うと共に、スタック11によって下方から支持される。
図6に示すように、第二カバー部34は、貫通孔34aを有する。貫通孔34aは、第二カバー部34を板厚方向に貫通している。本実施形態の貫通孔34aの形状は、円形である。筒状部32は、少なくとも第一カバー部33と一体に形成されており、第一カバー部33から下側に向けて突出している。筒状部32の外径は、貫通孔34aの内径よりも小さい。筒状部32は、貫通孔34aと同軸上に配置されており、貫通孔34aに対して上側から挿入されている。筒状部32の先端は、貫通孔34aよりも下側に突出している。筒状部32は、保護部材3よりも上側の空間部と下側の空間部とを連通している。なお、
図6では一部の筒状部32が省略されているが、実際には各貫通孔34aにそれぞれ筒状部32が挿入されている。
【0029】
図7および
図8の断面図を参照して、電池接続モジュール1の構成等について更に説明する。
図7には、
図2のVII−VII断面が示されており、
図8には、
図7の要部が示されている。
図7および
図8に示すように、バスバ2の接続部22は、電池セル4に接続された状態で筒状部32に収容される。筒状部32は、接続部22のうち、バスバ本体21から電池セル4側に向けて突出する部分、具体的には第二構成部26および板状部23を内部に収容する。
図8に示すように、板状部23は、電池セル4の正極41に対して固定されている。保護部材3は、電池セル4の正極41側の端面43と対向するようにしてスタック11に載置され、筐体101やスタック11に対して固定される。筒状部32の先端32aは、電池セル4の肩部42に当接して肩部42によって下側から支持される。なお、電池セル4の肩部42は、電池セル4の正極41側の端面43のうち、正極41の周辺部分である。
【0030】
バスバ2のバスバ本体21は、保護部材3の第一カバー部33によって下側から支持される。バスバ2および保護部材3がスタック11に対して組み付けられた状態で、筒状部32の内周面と電池セル4の端面43により、円柱形状の収容空間36が形成される。バスバ2の接続部22は、この収容空間36に収容される。言い換えると、接続部22は、側方からは筒状部32によって、下方からは電池セル4によって囲まれる。従って、保護部材3は、溶断部27が溶断した場合に発生する破片(以下、「ヒューズ片」と称する。)の飛散を規制することができる。例えば、ヒューズ片が他の電池セル4に向けて飛散することが規制される。よって、本実施形態の電池接続モジュール1は、溶断部27の溶断により発生する破片による不具合の発生を抑制することができる。
【0031】
また、筒状部32は、電池セル4とバスバ本体21との間に介在してバスバ本体21を下側から支持する支持部材として機能する。筒状部32は、振動や外力に抗してバスバ本体21を下側から支持し、バスバ本体21が電池セル4に接近することを規制する。従って、筒状部32は、溶断部27が溶断した後に、適切な絶縁距離を維持し、絶縁距離不足の発生を抑制することができる。
【0032】
(抜き工程)
図9を参照して、電池接続モジュール1の組み立てについて説明する。バスバ2については、バスバ本体21に接続部22を形成する抜き工程が実行される。抜き工程において、抜き加工によりバスバ本体21から貫通孔21aが打ち抜かれ、接続部22が形成される。抜き工程は、バスバ本体21の形成と同時になされてもよい。
【0033】
(折り曲げ工程)
抜き工程の完了後に、バスバ2の接続部22を折り曲げる折り曲げ工程が実行される。折り曲げ工程において、第二構成部26が折り曲げられ、板状部23がバスバ本体21から厚さ方向の一方側に向けて突出する。
図9には、抜き工程および折り曲げ工程が実行された後のバスバ2が示されている。
【0034】
(保護部材組み付け工程)
折り曲げ工程の完了後に、バスバ2に対して保護部材3を組み付ける保護部材組み付け工程が実行される。保護部材組み付け工程において、保護部材3が矢印Y1で示すようにバスバ本体21に対して裏面21f側から組み付けられる。本実施形態の電池接続モジュール1では、複数のバスバ2に対して一つの保護部材3が組み付けられる。保護部材3は、筒状部32の内部に接続部22を収容するようにして、バスバ本体21に対して固定される。保護部材3は、公知のロック機構等によってバスバ本体21に対して固定される。
【0035】
(ケース組み付け工程)
保護部材組み付け工程の完了後に、ケース組み付け工程が実行される。ケース組み付け工程は、バスバ2および保護部材3をケース6に対して組み付ける工程である。ケース6は、バスバ2および保護部材3を保持する保持部材としての機能と、バスバ2および保護部材3を変形等から保護する保護部材としての機能を有する。ケース6は、非導電性の合成樹脂等によって形成されている。複数のバスバ2と保護部材3とが組み合わされたバスバ組立体が、矢印Y2で示すようにケース6に対して組み付けられる。バスバ組立体は、バスバ本体21の表面21g側からケース6に対して組み付けられる。保護部材3は、ケース6との間にバスバ本体21を挟み込むようにして、公知のロック機構等によってケース6に固定される。保護部材3だけでなく、バスバ本体21が公知のロック機構等によってケース6に対して固定されてもよい。ケース6は、バスバ2および保護部材3を保持して搬送性を向上させる機能や、バスバ2および保護部材3を覆って衝撃等から保護する機能を有する。
【0036】
(電池接続モジュール組み付け工程)
ケース組み付け工程により、本実施形態の電池接続モジュール1が完成する。完成した電池接続モジュール1は、電池接続モジュール組み付け工程において電池モジュール10に対して組み付けられる。電池接続モジュール組み付け工程では、電池モジュール10上に電池接続モジュール1が載置され、板状部23が電池セル4の正極41に対して溶接される。また、電池接続モジュール1は、直接的または間接的に電池モジュール10に対して固定される。
図8に示すように、ケース6は、開口部6aを有する。開口部6aは、バスバ2の接続部22に対応する位置に設けられている。電池接続モジュール1が電池モジュール10に対して組み付けられた状態において、開口部6aは、接続部22および電池セル4の正極41と対向する。溶接機の電極は、開口部6aを介して筒状部32の内部に挿入され、板状部23を電池セル4に対して溶接する。
【0037】
(絶縁カバー組み付け工程)
電池接続モジュール組み付け工程の完了後に、絶縁カバー組み付け工程が実行される。絶縁カバー組み付け工程において、絶縁カバー7が電池モジュール10に対して組み付けられる。絶縁カバー7は、ケース6等を介して電池モジュール10に対して固定されてもよい。絶縁カバー7は、電池接続モジュール1および電池モジュール10の導電部を覆い、作業者や工具と当該導電部との意図しない接触を防止する。
図8に示すように、絶縁カバー7は、ケース6の開口部6aを上側から閉塞し、バスバ2および電池セル4の導電部を覆い隠す。
【0038】
なお、本実施形態の電池接続モジュール1は、電池接続モジュール1が電池モジュール10に組み付けられる前の状態、すなわち独立した電池接続モジュール1の状態において、接続部22が筒状部32の先端32aから露出しないように構成されている。つまり、筒状部32は、接続部22を内部に収容して接続部22を保護する。このときに、板状部23は、筒状部32の先端32aよりもバスバ本体21側に位置している。よって、搬送時や組み付け時に板状部23が他の物体や作業者に接触してしまわないようになっている。
【0039】
以上説明したように、本実施形態に係る電池接続モジュール1は、バスバ2と、保護部材3とを有する。バスバ2は、板状のバスバ本体21と、複数の接続部22とを有する。接続部22は、バスバ本体21に対してバスバ本体21の厚さ方向の一方側に向けて折り曲げられて電池セル4に接続される。接続部22におけるバスバ本体21と電池セル4との間には、溶断部27が設けられている。絶縁性の保護部材3は、バスバ本体21と電池セル4との間に配置され、複数の筒状部32を有する。筒状部32は、複数の接続部22を個々に囲む。本実施形態の電池接続モジュール1は、接続部22を囲む筒状部32を有することで、溶断部27が溶断した場合のヒューズ片の飛散や導通不良を抑制することができる。
【0040】
本実施形態の電池接続モジュール1は、電池モジュール10に組み付けられた状態において、筒状部32の先端32aが、電池セル4の端面43によって閉塞される。本実施形態では、筒状部32の先端32aが電池セル4の端面43に当接する。これにより、少なくとも下側が閉塞された収容空間36が形成される。この収容空間36に接続部22が収容されることで、ヒューズ片の飛散がより確実に抑制される。なお、筒状部32の先端32aと電池セル4の端面43との間には、ヒューズ片が通過しない程度の隙間があってもよい。つまり、電池セル4の端面43は、筒状部32の先端32aを完全に閉塞していなくても、ヒューズ片の飛散を抑制できる程度に先端32aを閉塞していればよい。
【0041】
筒状部32は、電池セル4とバスバ本体21との間に介在してバスバ本体21を下側から支持する。よって、溶断部27が溶断した場合の絶縁距離不足の発生を抑制することができる。
【0042】
本実施形態の電池接続モジュール1において、保護部材3は、複数の筒状部32を互いに連結し、かつバスバ本体21における電池セル4側の面を覆うカバー部31を有する。カバー部31は、互いに隣接する筒状部32の間をつなぎ、かつバスバ本体21の裏面21fを覆う。これにより、カバー部31は、一つの筒状部32内で生じたヒューズ片が他の筒状部32内へ移動することを規制する。ヒューズ片の飛散を抑制する観点からは、カバー部31がバスバ本体21の裏面21fに当接しているか、またはヒューズ片の通過を規制できる程度に裏面21fに近接していることが望ましい。
【0043】
本実施形態の電池パック100は、複数の電池セル4と、上記の電池接続モジュール1とを有する。よって、本実施形態の電池パック100は、ヒューズ片の飛散を抑制することなどにより、溶断部27が溶断した後の不具合を抑制することができる。
【0044】
本実施形態の保護部材3は、並列に配置された状態で互いに連結された絶縁性の複数の筒状部32を有する。複数の筒状部32は、板状のバスバ本体21から厚さ方向の一方側に向けて折り曲げられて電池セル4に接続される複数の接続部22を個々に囲む。よって、本実施形態の保護部材3は、ヒューズ片の飛散を抑制することなどにより、溶断部27が溶断した後の不具合を抑制することができる。
【0045】
[実施形態の第1変形例]
実施形態の第1変形例について説明する。
図10は、実施形態の第1変形例に係るバスバの要部を示す平面図、
図11は、実施形態の第1変形例に係るバスバの折り曲げ工程後を示す平面図である。第1変形例のバスバ2において、上記実施形態と異なる点は、つなぎ部28が設けられている点である。つなぎ部28は、連結部24を支持しており、接続部22の変形を抑制する。
【0046】
つなぎ部28は、連結部24の一部とバスバ本体21とをつないでいる。バスバ本体21から貫通孔21aを打ち抜いて接続部22を形成する抜き工程において、つなぎ部28を残すように、抜き加工がなされる。本変形例のつなぎ部28は、第二構成部26と第三壁面21dとを縦方向につなぐ。より詳しくは、つなぎ部28は、第二構成部26における溶断部27よりも板状部23側の部分と第三壁面21dとをつなぐ。
【0047】
つなぎ部28は、バスバ2が電池モジュール10に組み付けられるまでの間に、切断される。つなぎ部28を切断する切断工程は、例えば、ケース組み付け工程の後に実行される。この場合、電池接続モジュール1の組み立て作業は、例えば、以下の順序で実行される。
抜き工程→保護部材組み付け工程→ケース組み付け工程→切断工程→折り曲げ工程
【0048】
つまり、バスバ2がケース6に対して組み付けられた後に、つなぎ部28が切断されて、接続部22が折り曲げられる。切断工程においてつなぎ部28が切断されることで、第三壁面21dと第二構成部26とが切り離される。切断工程の実行後には、
図11に示すように、バスバ本体21および第二構成部26にそれぞれバリ21h,26cが残る。切断工程の実行後に、折り曲げ工程が実行され、第二構成部26が第一屈曲部26aおよび第二屈曲部26bにおいて折り曲げられる。折り曲げ工程により、板状部23がバスバ本体21に対して厚さ方向の一方側に突出した状態とされる。
【0049】
なお、切断工程や折り曲げ工程は、溶接工程と同時に、または溶接工程と並行して実行されてもよい。言い換えると、切断工程や折り曲げ工程は、溶接工程を実行する作業者や機械(ライン)によって実行されてもよい。このようにすれば、それ以前の工程や搬送時における接続部22の変形が生じにくくなる。なお、溶接工程は、板状部23を電池セル4に対して溶接する工程であり、上記の電池接続モジュール組み付け工程に含まれる。
【0050】
溶接工程と同時に折り曲げ工程が実行される場合、例えば、溶接機の電極によって接続部22が電池セル4に向けて押しつけられることにより接続部22が折り曲げられる。なお、溶接機に接続部22を折り曲げ加工する治具が設けられ、この治具によって折り曲げ工程が実行されてもよい。
【0051】
以上説明したように、本変形例のバスバ2に係る電池接続モジュールの製造方法は、抜き工程と、保護部材組み付け工程と、ケース組み付け工程と、切断工程と、折り曲げ工程とを含む。抜き工程は、板状のバスバ本体21を有するバスバ2に対して、接続部22における基端と先端との間の一部とバスバ本体21とをつなぐつなぎ部28を残して接続部22を抜き加工により形成する工程である。保護部材組み付け工程は、抜き工程よりも後に実行され、保護部材3をバスバ2に組み付ける工程である。ケース組み付け工程は、バスバ2および保護部材3をケース6に対して組み付ける工程である。
【0052】
切断工程は、保護部材組み付け工程よりも後に実行され、つなぎ部28を切断する工程である。切断工程は、例えば、ケース組み付け工程よりも後に実行される。折り曲げ工程は、切断工程よりも後に実行され、接続部22をバスバ本体21の厚さ方向の一方側に向けて折り曲げる工程である。
【0053】
本変形例の電池接続モジュールの製造方法によれば、切断工程が実行されるまでの間はつなぎ部28によって接続部22が支持され、接続部22の変形が抑制される。よって、保護部材組み付け工程やケース組み付け工程、およびこれらの工程の間の搬送時において接続部22が変形から保護される。
【0054】
また、本変形例のバスバ2では、つなぎ部28が、第二構成部26における溶断部27よりも板状部23側の部分につながっている。つまり、接続部22は、溶断部27の両側においてバスバ本体21とつながっている。これにより、断面積が小さい溶断部27に対する振動や外力の影響を緩和して接続部22の変形を抑制することが可能となる。また、つなぎ部28が溶断部27からずれた位置につなげられる。これにより、溶断部27の断面積がバリ26cによって所望の面積からずれてしまうことが抑制される。
【0055】
[実施形態の第2変形例]
実施形態の第2変形例について説明する。接続部22や筒状部32の形状や個数、配列等は、上記実施形態で例示したものには限定されない。例えば、接続部22は、第一構成部25および第二構成部26に加えて、第二構成部26と板状部23とをつなぐ第三構成部を有していてもよい。第三構成部は、例えば、第二構成部26の先端から第一壁面21bに向けて延在する。溶断部27は、第二構成部26に代えて第一構成部25や第三構成部に設けられてもよい。
【0056】
筒状部32の断面形状は、円形に代えて、矩形等の多角形とされてもよい。一例として、筒状部32は、ハニカム形状とされてもよい。六角形の筒状部32は、高い強度を有するため、薄型化が可能である。
【0057】
上記の実施形態および変形例に開示された内容は、適宜組み合わせて実行することができる。