特許 6380043 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】6380043

(24)【登録日】2018年8月10日

(45)【発行日】2018年8月29日

(54)【発明の名称】蓄電モジュール

(51)【国際特許分類】

   H01M 2/20 20060101AFI20180820BHJP

   H01G 11/74 20130101ALI20180820BHJP

【ＦＩ】

   H01M2/20 A

   H01G11/74

【請求項の数】2

【全頁数】12

(21)【出願番号】特願2014-236740(P2014-236740)

(22)【出願日】2014年11月21日

(65)【公開番号】特開2016-100210(P2016-100210A)

(43)【公開日】2016年5月30日

【審査請求日】2017年1月30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】清水 宏

(72)【発明者】

【氏名】平光 宏臣

(72)【発明者】

【氏名】宮▲崎▼ 克司

【審査官】 山内 達人

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１２−２２１８０４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１４−１３５１６２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１４−１３５１６３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−２１０４８０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１４−００２９８８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００２−３５８９４５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−０５４８２３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−１１９２９５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−２２８３０２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１４−０７８３７２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１４／０７３４４３（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 国際公開第２０１１／１４５５４２（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開２００７−０７３５１０（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｍ ２／２０

Ｈ０１Ｍ ２／３０

Ｈ０１Ｇ １１／７２

Ｈ０１Ｇ １１／７４

Ｈ０１Ｇ １１／７６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

側縁から突出する正極および負極のリード端子を有する蓄電素子を複数積層してなる蓄電素子群と、前記リード端子に接合され前記蓄電素子を電気的に接続する接続部材と、を備え、
正極リード端子と負極リード端子とは相違する金属材料からなり、
前記接続部材は、前記正極リード端子に接続されるとともに前記正極リード端子と同じ金属材料からなる第１金属部と、前記負極リード端子に接続されるとともに前記負極リード端子と同じ金属材料からなる第２金属部と、を接合してなり、
前記第１金属部および前記第２金属部は、それぞれ、前記リード端子と接合される端子接合部と、前記第１金属部と前記第２金属部とが接合される部材接合部とを有し、
前記端子接合部と前記部材接合部とは、交差する方向に配されており、
前記部材接合部は、前記端子接合部の長手方向における一対の側縁のうち一方の側縁に連なって形成されており、
前記第１金属部と前記第２金属部のそれぞれの前記端子接合部には、前記リード端子が２つ以上接合されている蓄電モジュール。

【請求項2】

絶縁材料からなり、前記接続部材を保持する保持部材を備え、
前記接続部材には前記保持部材に固定される固定部が前記端子接合部に対して交差する方向に配されるとともに前記端子接合部よりも前記端子接合部の長手方向外側に突出して設けられている請求項１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】

複数の蓄電素子を積層してなる蓄電モジュールにおいては、隣り合う蓄電素子のリード端子同士を超音波溶接により接続することがある。このような場合、蓄電モジュールに、溶接治具を挿入する隙間を確保する必要があるため、蓄電素子の積層数が制限されたり、全体として大型化することがある。

【0003】

上記問題を解決する手法としては、リード端子同士をレーザー溶接により接合する方法がある。しかしながら、例えば、アルミニウム製の正極端子と銅製の負極端子とを接合する場合のように、２つの電極端子を構成する金属材料が相違する場合、レーザー溶接による接合が困難である。

【0004】

そこで、接続される電極端子を構成する金属材料が相違する場合には、正極端子と同種の金属材料からなる第１の金属材と、負極端子と同種の金属材料からなる第２の金属材とを圧接して得られるクラッド材をバスバーとして用いることが考えられた（例えば特許文献１を参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２０１１−２１０４８２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

バスバーを構成するクラッド材が、第１の金属材と第２の金属材とが並列している構成である場合、異種金属が重なる重複領域が存在する。異種金属の重複領域と電極端子とをレーザー溶接した場合、合金相が形成されて、端子とバスバーとの接合部が非常に脆くなるおそれがあるため、積層間隔の狭いラミネートタイプの蓄電素子を接続するバスバーに適用することが難しかった。

【0007】

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、限られたスペースで、相違する金属材料からなるリード端子間を電気的に接続可能とした蓄電モジュールを提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明は、側縁から突出する正極および負極のリード端子を有する蓄電素子を複数積層してなる蓄電素子群と、前記リード端子に接合され前記蓄電素子を電気的に接続する接続部材と、を備え、正極リード端子と負極リード端子とは相違する金属材料からなり、前記接続部材は、前記正極リード端子に接続されるとともに前記正極リード端子と同じ金属材料からなる第１金属部と、前記負極リード端子に接続されるとともに前記負極リード端子と同じ金属材料からなる第２金属部と、を接合してなり、前記第１金属部および前記第２金属部は、それぞれ、前記リード端子と接合される端子接合部と、前記第１金属部と前記第２金属部とが接合される部材接合部とを有し、前記端子接合部と前記部材接合部とは、交差する方向に配されており、前記部材接合部は、前記端子接合部の長手方向における一対の側縁のうち一方の側縁に連なって形成されており、前記第１金属部と前記第２金属部のそれぞれの前記端子接合部には、前記リード端子が２つ以上接合されている蓄電モジュールである。

【0009】

本発明において、接続部材は正極リード端子と同じ金属材料からなる第１金属部と、負極リード端子と同じ金属材料からなる第２金属部と、を接合してなる。接続部材において、第１金属部および第２金属部は、それぞれ、リード端子と接合される端子接合部と、第１金属部と第２金属部とが接合される部材接合部とを有し、端子接合部と部材接合部とは、交差する方向に配されている。

【0010】

したがって本発明によれば、接続部材において、二つの金属部同士が接合される部材接合部と、リード端子と接合される端子接合部とが交差する方向に配されるので、接続部材にリード端子を接合する際に異種金属が重なる領域にリード端子が接合されることがない。その結果、本発明によれば、端子接合部の全域にリード端子を溶接することができるので、限られたスペースで、相違する金属材料からなるリード端子間を電気的に接続可能とした蓄電モジュールを提供することができる。

【0011】

さらに本発明によれば、正極リード端子が同じ金属材料からなる第１金属部に接合され、かつ負極リード端子が同じ金属材料からなる第２金属部に接合されるので、接合部分において異種金属の接触による腐食が発生しにくい。

【0012】

本発明は以下の構成としてもよい。
絶縁材料からなり、前記接続部材を保持する保持部材を備え、前記接続部材には前記保持部材に固定される固定部が前記端子接合部に対して交差する方向に配されるとともに前記端子接合部よりも前記端子接合部の長手方向外側に突出して設けられていてもよい。
このような構成とすると、接続部材において、保持部材に固定される固定部が、リード端子と接合される端子接合部に対して交差する方向で、かつ、端子接合部よりも外側に突出して配されるので、接続部材にリード端子を接合する作業の際に固定部が作業の妨げにはならない。また、上記構成によれば、接続部材を絶縁材料からなる保持部材に保持させたうえで、リード端子が接合されるので、接続部材とリード端子との接合作業を行いやすい。

【発明の効果】

【0013】

本発明によれば、限られたスペースで、相違する金属材料からなるリード端子間を電気的に接続可能とした蓄電モジュールを提供する。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】実施形態１の蓄電モジュールを正面側から表した斜視図

【図2】蓄電モジュールの背面図

【図3】蓄電素子群に接続部材を取り付けた様子を背面側から示した斜視図

【図4】蓄電素子群に接続部材を接合した様子を示す側面図

【図5】蓄電素子群に保持部材を取り付けた様子を示す側面図

【図6】接続部材が取り付けられた保持部材の斜視図

【図7】接続部材が取り付けられた保持部材の正面図

【図8】図７のＡ−Ａ線における断面図

【図9】接続部材の斜視図

【発明を実施するための形態】

【0015】

＜実施形態１＞
本発明の実施形態１を図１ないし図９によって説明する。図面においては、複数の同一部材のうち一の部材にのみ符号を付し、他の同一部材については符号を省略する場合がある。以下の説明において、図２における上側を上とし、下側を下とし、図４における右側を前方（正面側）とし左側を後方（背面側）とする。

【0016】

本実施形態の蓄電モジュール１０は、側縁から突出するリード端子１３を有する蓄電素子１２を複数（本実施形態では、２４個）積層してなる蓄電素子群１１と、蓄電素子１２のリード端子１３に接合され蓄電素子１２間を電気的に接続する接続部材３０および接続部材３０を保持する保持部材２１を有する配線モジュール２０と、配線モジュール２０を覆うカバー４０と、を備える。

【0017】

（カバー４０）
蓄電モジュール１０は、図１に示すように、蓄電素子群１１の正面側と背面側（リード端子１３が導出される端部側）に配される絶縁樹脂製のカバー４０を備える。蓄電素子群１１の正面側のカバー４０Ａおよび背面側のカバー４０Ｂには、それぞれ、蓄電素子１２の状態を検知する検知端子３７と図示しない電池コントロールユニット（ＥＣＵ）等の機器とを電気的に接続するコネクタ５０を固定するコネクタ固定部４１が、設けられている（図１および図２を参照）。また、正面側のカバー４０Ａおよび背面側のカバー４０Ｂには、コネクタハウジング５１の上端から導出される電線Ｗ２を固定する一対の電線固定片４２が設けられている。さらに正面側のカバー４０Ａおよび背面側のカバー４０Ｂには、保持部材２１のカバー取付突部２４を受け入れるカバー取付孔４３が設けられている（図１を参照）。

【0018】

正面側カバー４０Ａの上端と下端には蓄電素子群１１と外部機器（図示せず）とを接続する外部接続バスバー３６が導出されるバスバー導出孔４４が設けられている。外部機器としては、たとえば、別の蓄電モジュール１０やインバータ等があげられる。外部接続バスバー３６は、銅又は銅合金、アルミニウムまたはアルミニウム合金等の導電性の金属材料からなり、外部機器と電気的に接続される接続孔３６Ａが貫通して設けられている。

【0019】

（蓄電素子１２）
蓄電素子群１１を構成する蓄電素子１２としては、二次電池、キャパシタ、コンデンサ等、必要に応じて任意の蓄電素子１２を用いることができる。本実施形態に係る蓄電素子１２としては、二次電池が用いられている。

【0020】

蓄電素子１２は、上方から見て略長方形状をなしている。蓄電素子１２は、略長方形状をなす一対のラミネートフィルムの側縁を溶着してなる容器１４と、容器１４の内部に収容された図示しない蓄電要素と、容器１４の内部において蓄電要素に接続されると共に、容器１４の側縁から外部に導出されるリード端子１３と、を備える。

【0021】

（リード端子１３）
本実施形態では、容器１４の両側縁（前方及び後方の側縁）から、正極および負極のリード端子１３（正極リード端子１３Ａ，負極リード端子１３Ｂ）が導出されている。正極リード端子１３Ａと負極リード端子１３Ｂとは相違する金属材料からなり、本実施形態において、正極リード端子１３Ａはアルミニウムまたはアルミニウム合金製であり、負極リード端子１３Ｂは銅または銅合金製である。

【0022】

詳細は後述するが、蓄電素子１２は、２個ずつ極性の同じリード端子１３が上下に配されるように積層され、接続部材３０を介して電気的に接続されることにより並列に接続されている。

【0023】

上端部に配される蓄電素子１２の負極リード端子１３Ｂおよび、下端部に配される蓄電素子１２の正極リード端子１３Ａには、それぞれ、外部機器と電気的に接続される外部接続バスバー３６が電気的に接続される。

【0024】

（配線モジュール２０）
配線モジュール２０は蓄電素子群１１に取り付けられて、複数の蓄電素子１２を電気的に接続するためのものである。配線モジュール２０は、蓄電素子１２のリード端子１３に接続されて複数の蓄電素子１２を電気的に接続する接続部材３０と、接続部材３０を保持する保持部材２１と、を備える。

【0025】

（保持部材２１）
接続部材３０を保持する保持部材２１は絶縁材料からなる。本実施形態では、蓄電素子群１１には、複数の保持部材２１を連結してなるものが取り付けられる。図５における上端に配される保持部材２１には、上から２番目の保持部材２１に設けた連結孔２２に嵌りこんで連結される連結突部２３が設けられている。また図５における下端に配される保持部材２１には、下から２段目の保持部材２１の連結突部２３を受け入れる連結孔２２が設けられている。

【0026】

上下の端部に配される保持部材２１以外の保持部材２１には上方の保持部材２１の連結突部２３を受け入れる連結孔２２と、下方の保持部材２１の連結孔２２に嵌りこむ連結突部２３がそれぞれ設けられている。

【0027】

また、上端に配される保持部材２１および下端に配される保持部材２１には、カバー４０のカバー取付孔４３に嵌りこむカバー取付突部２４が外側に突出形成されている。

【0028】

各保持部材２１には、図６および図８に示すように、接続部材３０の固定部３３を抜け止めする抜け止め突部２５と、接続部材３０の固定部３３を押さえる押さえ片２６とが設けられている。また、各保持部材２１には、検知端子３７のバレル部３９を固定する端子固定部２７と、検知端子３７に接続される電線Ｗ１を導出する電線導出部２８と、当該電線Ｗ１が配索される電線配索部２９とが設けられている。

【0029】

検知端子３７は蓄電素子１２の電圧等を検知するためのものであって、詳細は図示しないが、接続部材３０に取り付けられる取付爪と、電線Ｗ１の端末が接続されるバレル部とを有する。

【0030】

（接続部材３０）
リード端子１３が接続される接続部材３０は、図９に示すように、正極リード端子１３Ａに接続されるとともに正極リード端子１３Ａと同じ金属材料からなる第１金属部３１と、負極リード端子１３Ｂに接続されるとともに負極リード端子１３Ｂと同じ金属材料からなる第２金属部３５と、を接合してなる。第１金属部３１と第２金属部３５とは、たとえば冷間圧接や溶接等公知の方法により接合される。本実施形態において第１金属部３１はアルミニウムまたはアルミニウム合金製の金属板材からなり、第２金属部３５は銅または銅合金製の金属板材からなる。

【0031】

接続部材３０において、第１金属部３１および第２金属部３５は、それぞれ、リード端子１３と接合される端子接合部３２と、第１金属部３１と第２金属部３５とが接合される部材接合部３４とを有する。接続部材３０の端子接合部３２には、検知端子３７を取り付ける長方形状の端子取付孔３２Ｂが形成されている。

【0032】

端子接合部３２と部材接合部３４とは、交差する方向に配されている。詳しくは、部材接合部３４は、第１金属部３１を構成する金属板材および第２金属部３５を構成する金属板材の、長手方向における一対の側縁のうち一方の側縁を略垂直に折り曲げることにより形成される。部材接合部３４の接合面３４Ａは端子接合部３２のリード端子１３が接合される接合面３２Ａに対し、概ね垂直となるように設定されている。部材接合部３４の長手方向の寸法は、端子接合部３２の長手方向の寸法よりも小さく設定されている。

【0033】

また、接続部材３０には保持部材２１に固定される固定部３３が端子接合部３２に対して交差する方向であるとともに、端子接合部３２よりも外側に突出して設けられている。詳しくは、固定部３３は、第１金属部３１を構成する金属板材および第２金属部３５を構成する金属板材の長手方向における一側縁のうち、部材接合部３４が形成されている側縁とは反対側の側縁を垂直に折り曲げることにより形成されており、接続部材３０の４つの角部にそれぞれ設けられている。固定部３３は、保持部材２１の抜け止め突部２５により前後方向の移動が規制されるとともに、保持部材２１の押さえ片２６により上下方向の移動が規制されることで、保持部材２１に固定されている。固定部３３は端子接合部３２の（長手方向の）端部よりも外側に突出しており、当該突出している部分（突出部３３Ａ）が保持部材２１により固定されている。

【0034】

蓄電素子群１１においては、同じ極性のリード端子１３が上下に２つずつ並ぶように蓄電素子１２が積層されている。具体的には、蓄電素子群１１において、前方のリード端子１３は上から順に負極、負極、正極、正極、負極、負極…の順に並んでおり、後方のリード端子１３は上から順に、正極、正極、負極、負極、正極、正極…の順に並んでいる。

【0035】

蓄電素子群１１の前方において、上から２つの負極リード端子１３Ｂは第２金属部３５のみからなる端部接続部材３０Ａの端子接合部３２に接合されており、下から２つの正極リード端子１３Ａが第２金属部３５のみからなる端部接続部材３０Ａの端子接合部３２に接合されている。これら以外のリード端子１３は第１金属部３１と第２金属部３５とを接合してなる接続部材３０の端子接合部３２に２つずつ接合されている。

【0036】

リード端子１３と接続部材３０の端子接合部３２との溶接方法およびリード端子１３と外部接続バスバー３６との溶接方法としては、レーザー溶接、超音波溶接等の方法があげられる。

【0037】

（蓄電モジュール１０の組み立て方法）
２４個の蓄電素子１２のリード端子１３の端部を略垂直下方に屈曲させておき、上下に隣り合う２つのリード端子１３が同極性となるように、積層しておく。図９に示す接続部材３０を１１個と端部接続部材３０Ａを２個用意する。

【0038】

接続部材３０は、第１金属部３１を構成する金属板材と、第２金属部３５を構成する金属板材を、所定形状にプレス加工したのち、第１金属部３１の部材接合部３４と第２金属部３５とを接合することにより作製することができる。

【0039】

次に、保持部材２１に接続部材３０を取り付ける。保持部材２１に接続部材３０を取り付けると、接続部材３０の固定部３３は、保持部材２１の抜け止め突部２５により前後方向の移動が規制されるとともに、保持部材２１の押さえ片２６により上下方向の移動が規制されることで、保持部材２１に固定される。

【0040】

保持部材２１に固定された接続部材３０の端子取付孔３２Ｂに検知端子３７の取付爪を差し込むとともに保持部材２１の端子固定部２７に検知端子３７のバレル部を固定し、電線導出部２８から検知端子３７に接続された電線Ｗ１を導出させると検知端子３７が固定される。

【0041】

次に、複数の保持部材２１を連結して１枚のプレート状とし検知端子３７に接続されている電線Ｗ１を保持部材２１の電線配索部２９に配索し、蓄電素子群１１の前方と後方に取り付ける配線モジュール２０を作製する。

【0042】

続いて配線モジュール２０を蓄電素子群１１の前方と後方に配し、リード端子１３と接続部材３０の端子接合部３２とをレーザー溶接等の溶接方法により接合する。このとき前方に取り付ける配線モジュール２０には、外部接続バスバー３６も接続する。

【0043】

次に、正面側カバー４０Ａと背面側カバー４０Ｂとを取り付けて、検知端子３７に接続された電線Ｗ１をコネクタ５０を介して外部機器と電気的に接続すると図１に示す蓄電モジュール１０が得られる。

【0044】

（本実施形態の作用、効果）
次に、本実施形態の作用、効果について説明する。本実施形態において、接続部材３０において、二つの金属部３１，３５（第１金属部３１と第２金属部３５）同士が接合される部材接合部３４と、リード端子１３と接合される端子接合部３２とが垂直な方向（交差する方向）に配されるので、接続部材３０にリード端子１３を接合する際に異種金属が重なる領域にリード端子１３が接合されることがない。

【0045】

その結果、本実施形態によれば、端子接合部３２の全域にリード端子１３を溶接することができるので、限られたスペースで、相違する金属材料からなるリード端子１３間を電気的に接続可能とした蓄電モジュール１０を提供することができる。また、本実施形態によれば、正極リード端子１３Ａが同じ金属材料からなる第１金属部３１に接合され、かつ負極リード端子１３Ｂが同じ金属材料からなる第２金属部３５に接合されるので、リード端子１３と接続部材３０との接合部分において異種金属の接触による腐食が発生しにくい。

【0046】

また、本実施形態において、接続部材３０には保持部材２１に固定される固定部３３が端子接合部３２に対して垂直な方向（交差する方向）であるとともに、端子接合部３２の端部よりも外側に突出して設けられているから、固定部３３は、リード端子１３と接合される端子接合部３２に対して交差する方向で、かつ、端子接合部３２よりも外側に突出して配される。その結果、本実施形態によれば、接続部材３０にリード端子１３を接合する作業の際に固定部３３が作業の妨げにはならない。加えて、本実施形態によれば、接続部材３０を保持部材２１に保持させたうえで、リード端子１３が接合されるので、接続部材３０とリード端子１３との接合作業を行いやすく作業性に優れる。

【0047】

なお、本実施形態によれば、蓄電素子１２を２個ずつ並列接続した蓄電素子群１１を備えるので、蓄電素子群１１を構成するすべての蓄電素子１２を直列に接続する場合よりも、接続部材３０の数および保持部材２１の数を減らすことができる。

【0048】

＜他の実施形態＞
本明細書で開示の技術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であってもよい。
（１）上記実施形態では、接続部材３０には、端子接合部３２に対して垂直な方向であるとともに端子接合部３２よりも外側に突出して設けられている固定部３３を備える接続部材３０を示したが、固定部の構成はこれに限定されない。また、接続部材は、固定部を備えない構成であっても構わない。
（２）上記実施形態ではアルミニウムまたはアルミニウム合金製の正極リード端子１３Ａと、銅又は銅合金製の負極リード端子１３Ｂを有する蓄電素子１２を示したが、正極リード端子１３Ａおよび負極リード端子１３Ｂを構成する材料は相違していればよく、上記材料に限定されない。
（３）上記実施形態では、アルミニウムまたはアルミニウム合金製の第１金属部３１と、銅又は銅合金製の第２金属部３５とを接合してなる接続部材３０を示したが、第１金属部が正極リード端子と同じ金属材料からなり、第２金属部が負極リード端子と同じ金属材料から構成されているのであればこれに限定されない。
（４）上記実施形態では、２４個の蓄電素子１２からなる蓄電素子群１１を示したが、蓄電素子群を構成する蓄電素子の数は２４個未満でも２４個より多くてもよい。
（５）上記実施形態では、蓄電素子１２を２個ずつ並列に接続したものを示したが、全ての蓄電素子を直列に接続してもよいし、蓄電素子を３個以上並列に接続してもよい。
（６）上記実施形態では蓄電素子１２として二次電池を用いる例を示したが、蓄電素子としてキャパシタ、コンデンサ等を用いてもよい。

【符号の説明】

【0049】

１０…蓄電モジュール
１１…蓄電素子群
１２…蓄電素子
１３…リード端子
１３Ａ…正極リード端子
１３Ｂ…負極リード端子
２１…保持部材
２５…抜け止め突部
２６…押さえ片
３０…接続部材
３０Ａ…端部接続部材
３１…第１金属部
３２…端子接合部
３２Ａ…接合面
３３…固定部
３３Ａ…突出部
３４…部材接合部
３４Ａ…接合面
３５…第２金属部
４０…カバー

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】