▶ プライムプラネットエナジー＆ソリューションズ株式会社の特許一覧
(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】
(24)【登録日】2023-08-30
(45)【発行日】2023-09-07
(54)【発明の名称】蓄電モジュール
(51)【国際特許分類】
H01M 50/204 20210101AFI20230831BHJP
H01C 1/01 20060101ALI20230831BHJP
H01G 2/14 20060101ALI20230831BHJP
H01G 11/12 20130101ALI20230831BHJP
H01G 11/18 20130101ALI20230831BHJP
H01M 10/48 20060101ALI20230831BHJP
H01M 50/209 20210101ALI20230831BHJP
H01M 50/284 20210101ALI20230831BHJP
H01M 50/507 20210101ALN20230831BHJP
【ＦＩ】
H01M50/204 401D
H01C1/01 Z
H01G2/14 106
H01G11/12
H01G11/18
H01M10/48 301
H01M50/209
H01M50/284
H01M50/507
【請求項の数】
3
(21)【出願番号】P 2020211172
(22)【出願日】2020-12-21
(65)【公開番号】P2022097916
(43)【公開日】2022-07-01
【審査請求日】2021-12-22
(73)【特許権者】
【識別番号】520184767
【氏名又は名称】プライムプラネットエナジー＆ソリューションズ株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110001195
【氏名又は名称】弁理士法人深見特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】小島 康雅
(72)【発明者】
【氏名】稲村 卓思
(72)【発明者】
【氏名】蔭山 崇俊
【審査官】上野 文城
(56)【参考文献】
【文献】特開２００９－２７６０７１（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１６－０１８７４０（ＪＰ，Ａ）
【文献】特表２０２０－５１３１４９（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００１－１８５２３９（ＪＰ，Ａ）
【文献】米国特許出願公開第２０１５／０２１４５８３（ＵＳ，Ａ１）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｈ０１Ｍ ５０／２０４ － ２１６
Ｈ０１Ｍ ５０／２８４ － ２８７
Ｈ０１Ｍ １０／４８
Ｈ０１Ｇ １１／１８
Ｈ０１Ｇ １１／１２
Ｈ０１Ｇ ２／１４
Ｈ０１Ｃ １／０１
Ｈ０１Ｍ ５０／５０７
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
複数の蓄電セルを積層した積層体と、前記積層体上に載置された樹脂プレートと、
前記樹脂プレート上に載置され、前記複数の蓄電セルと電気的に接続された電気回路を有するフレキシブルプリント基板と、
前記電気回路上に設けられ、前記複数の蓄電セルのうちの１つの蓄電セルに接触して該蓄電セルの温度を検出するサーミスタ素子と、
前記樹脂プレート上に設けられ、前記フレキシブルプリント基板を覆う樹脂製のカバー部材と、
前記カバー部材と前記サーミスタ素子との間に位置して前記サーミスタ素子を前記蓄電セルに押しつける弾性体とを備え、
前記カバー部材は、樹脂プレート側に突出した突出部を含み、
前記弾性体は、前記突出部上に配置されており、
前記カバー部材に、開閉窓が設けられており、
前記開閉窓が開いた状態で、前記弾性体と前記サーミスタ素子との接触状態を視認可能である、蓄電モジュール。
【請求項2】
複数の蓄電セルを積層した積層体と、前記積層体上に載置された樹脂プレートと、
前記樹脂プレート上に載置され、前記複数の蓄電セルと電気的に接続された電気回路を有するフレキシブルプリント基板と、
前記電気回路上に設けられ、前記複数の蓄電セルのうちの１つの蓄電セルに接触して該蓄電セルの温度を検出するサーミスタ素子と、
前記樹脂プレート上に設けられ、前記フレキシブルプリント基板を覆う樹脂製のカバー部材と、
前記カバー部材と前記サーミスタ素子との間に位置して前記サーミスタ素子を前記蓄電セルに押しつける弾性体とを備え、
前記カバー部材は、樹脂プレート側に突出した突出部を含み、
前記弾性体は、前記突出部上に配置されており、
前記突出部には、前記弾性体が配置されている側とは反対側から前記弾性体に達する位置まで貫通した貫通孔が形成されている、蓄電モジュール。
【請求項3】
前記弾性体および前記カバー部材の各々の表面の色は、互いに異なる、請求項２に記載の蓄電モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本技術は、蓄電モジュールに関する。
【背景技術】
【0002】
蓄電モジュールの構成を開示した先行文献として、国際公開第２０１９／０７３８５７号(特許文献１)がある。特許文献１に記載された蓄電モジュールは、蓄電素子である被検出体と、センサユニットとを備える。センサユニットは、導電路構成体と、センサ素子と、台座部と、付勢部材とを含む。導電路構成体は、被検出体上に配置されている。センサ素子は、導電路構成体の表面において導電路に接続されている。台座部は、センサ素子を覆うように導電路構成体に設けられている。付勢部材は、台座部を被検出体に向けて付勢することにより、導電路構成体を被検出体に接触させている。台座部とセンサ素子との間には、センサ素子を覆う樹脂製の保護部が設けられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【文献】国際公開第２０１９／０７３８５７号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
特許文献１に記載された蓄電モジュールにおいては、センサユニットの構成が複雑である。付勢部材によってサーミスタ素子に蓄電セルを押圧させて蓄電セルの温度を検出する場合、付勢部材およびサーミスタ素子を通じた伝熱によって温度検出精度が低下することがある。
【0005】
本技術は、上記の課題を解決するためになされたものであって、簡易な構成でサーミスタ素子の温度検出精度の低下を抑制することができる、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】
【0006】
本技術に基づく蓄電モジュールは、積層体と、樹脂プレートと、フレキシブルプリント基板と、サーミスタ素子と、樹脂製のカバー部材と、弾性体とを備える。積層体においては、複数の蓄電セルが積層されている。樹脂プレートは、積層体上に載置されている。フレキシブルプリント基板は、樹脂プレート上に載置され、複数の蓄電セルと電気的に接続された電気回路を有する。サーミスタ素子は、上記電気回路上に設けられ、複数の蓄電セルのうちの１つの蓄電セルに接触してこの蓄電セルの温度を検出する。カバー部材は、樹脂プレート上に設けられ、フレキシブルプリント基板を覆う。弾性体は、カバー部材とサーミスタ素子との間に位置してサーミスタ素子を蓄電セルに押しつける。カバー部材は、樹脂プレート側に突出した突出部を含む。弾性体は、突出部上に配置されている。
【発明の効果】
【0007】
本技術によれば、簡易な構成でサーミスタ素子の温度検出精度の低下を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【0008】
【図1】組電池の基本的構成を示す図である。
【図4】組電池上に配線モジュールを設けた状態を示す斜視図である。
【図5】組電池上に載置される配線モジュールの模式的な上面図である。
【図6】配線モジュールを覆うカバー部材の模式的な上面図である。
【図7】カバー部材とサーミスタ素子との間に位置する弾性体がサーミスタ素子を電池セルに押しつける直前の状態を示す断面図である。
【図8】カバー部材に設けられた開閉窓が開いた状態を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【0009】
以下に、本技術の実施の形態について説明する。なお、同一または相当する部分に同一の参照符号を付し、その説明を繰返さない場合がある。
【0010】
なお、以下に説明する実施の形態において、個数、量などに言及する場合、特に記載がある場合を除き、本技術の範囲は必ずしもその個数、量などに限定されない。また、以下の実施の形態において、各々の構成要素は、特に記載がある場合を除き、本技術にとって必ずしも必須のものではない。
【0011】
なお、本明細書において、「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｅ）」および「含む（ｉｎｃｌｕｄｅ）」、「有する（ｈａｖｅ）」の記載は、オープンエンド形式である。すなわち、ある構成を含む場合に、当該構成以外の他の構成を含んでもよいし、含まなくてもよい。また、本技術は、本実施の形態において言及する作用効果を必ずしもすべて奏するものに限定されない。
【0012】
本明細書において、「電池」は、リチウムイオン電池に限定されず、ニッケル水素電池など他の電池を含み得る。本明細書において、「電極」は正極および負極を総称し得る。また、「電極板」は正極板および負極板を総称し得る。
【0013】
本明細書において、「蓄電セル」ないし「蓄電モジュール」は、電池セルないし電池モジュールに限定されず、キャパシタセルないしキャパシタモジュールを含み得る。
【0014】
【0015】
【0016】
複数の電池セル１００は、Ｙ軸方向（配列方向）に並ぶように設けられる。これにより、電池セル１００の積層体が形成される。複数の電池セル１００の間には、図示しないセパレータが介装されている。２つのエンドプレート２００に挟持された複数の電池セル１００は、エンドプレート２００によって押圧され、２つのエンドプレート２００の間で拘束されている。
【0017】
エンドプレート２００は、Ｙ軸方向において組電池１の両端に配置されている。エンドプレート２００は、組電池１を収納するケースなどの基台に固定される。エンドプレート２００のＸ軸方向の両端には、段差部２１０が形成される。
【0018】
拘束部材３００は、２つのエンドプレート２００を互いに接続する。拘束部材３００は、２つのエンドプレート２００に各々形成された段差部２１０に取り付けられる。
【0019】
複数の電池セル１００およびエンドプレート２００の積層体に対してＹ軸方向の圧縮力を作用させた状態で拘束部材３００をエンドプレート２００に係合させ、その後に圧縮力を解放することにより、２つのエンドプレート２００を接続する拘束部材３００に引張力が働く。その反作用として、拘束部材３００は、２つのエンドプレート２００を互いに近づける方向に押圧する。
【0020】
拘束部材３００は、第１部材３１０と、第２部材３２０とを含む。第１部材３１０と第２部材３２０とは、たとえば突き合わせ溶接により互いに結合される。第２部材３２０が折り返されて形成された先端面が、Ｙ軸方向からエンドプレート２００の段差部２１０に当接する。
【0021】
【0022】
電極端子１１０は、正極端子１１１と、負極端子１１２とを含む。電極端子１１０は、筐体１２０上に形成されている。筐体１２０は、略直方体形状に形成されている。筐体１２０には、図示しない電極体および電解液が収容されている。ガス排出弁１３０は、筐体１２０内の圧力が所定値以上となった際に破断する。これにより、筐体１２０内のガスが筐体１２０外に排出される。
【0023】
図４は、組電池１上に配線モジュールを設けた状態を示す斜視図である。図４に示すように、組電池１上にプレート部材４００が載置され、プレート部材４００上に配線部材５００が設けられる。配線部材５００はコネクタ６００を介して外部機器と電気的に接続可能である。プレート部材４００上には、配線部材５００を覆うようにカバー部材７００が設けられる。
【0024】
【0025】
プレート部材４００（バスバープレート）は、絶縁性および耐熱性を有する樹脂プレートである。プレート部材４００は、底面部４００Ａと、底面部４００ＡからＺ軸方向に立ち上がるように形成された側面部４００Ｂとを有する。
【0026】
プレート部材４００は、壁部４１０と、開口４２０，４３０と、突起４４０，４５０とを含む。
【0027】
壁部４１０は、プレート部材４００の底面部４００ＡからＺ軸方向に立ち上がるように形成される。壁部４１０は、Ｘ軸方向の中心側に形成された第１壁部４１１と、Ｘ軸方向の外側に第１壁部４１１と平行に設けられた第２壁部４１２とを含む。第１壁部４１１および第２壁部４１２は、各々、Ｙ軸方向に断続的に延びるように形成される。
【0028】
第１壁部４１１および第２壁部４１２は、電池セル１００の筐体１２０から排出されたガスを電池パック外に排出する通路を確保しつつ、プレート部材４００内で発生した火花を直接外部に出さない防護壁の役割を果たし得る。
【0029】
開口４２０は、積層された複数の電池セル１００のうちＹ軸方向の端に位置する電池セル１００における、電極端子１１０とガス排出弁１３０との間の位置の、上方に位置する。開口４３０は、電池セル１００の電極端子１１０の上方に位置する。
【0030】
突起４４０（凸部）は、コネクタ６００の近傍において配線部材５００を貫通する。これにより、コネクタ６００の位置決めが行われる。
【0031】
突起４５０は、Ｙ軸方向にならぶように複数形成される。複数の突起４５０は、配線部材５００を貫通する。突起４５０の数は、任意に変更可能である。
【0032】
配線部材５００は、フレキシブルプリント基板５１０と、変位吸収部５２０と、バスバー接合部５３０と、長孔５４０と、サーミスタ素子５５０とを含む。
【0033】
フレキシブルプリント基板５１０は、絶縁性を有するベースフィルムと、導電性金属箔とからなる基材上に電気回路が形成された基板である。ベースフィルムは、たとえばポリイミド等により構成される。導電性金属箔は、たとえば銅箔等により構成される。フレキシブルプリント基板５１０は、柔軟性を有し、変形した場合にもその電気的特性を維持する特性を有する。
【0034】
変位吸収部５２０は、フレキシブルプリント基板５１０の一部を略Ｕ字状に形成し、変形しやすくしたものである。変位吸収部５２０は、バスバー接合部５３０に接続される。バスバー接合部５３０は、複数の電池セル１００の電極端子１１０を連結するバスバー１００Ａに接合される。これにより、フレキシブルプリント基板５１０に設けられた電気回路と組電池１とが電気的に接続される。変位吸収部５２０により、バスバー接合部５３０の変位（Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、およびＺ軸方向）を吸収することができる。
【0035】
長孔５４０は、Ｙ軸方向にならぶように複数形成される。長孔５４０の数は、任意に変更可能である。複数の長孔５４０の各々には、複数の突起４５０の各々が１対１で対応して挿通される。コネクタ６００から離れるに従って、長孔５４０のＹ軸方向の長さが長くなっている。このようにすることで、配線部材５００およびコネクタ６００をプレート部材４００上に載置するときの位置決めが行いやすい。
【0036】
サーミスタ素子５５０は、フレキシブルプリント基板５１０の電気回路上に設けられている。サーミスタ素子５５０は、組電池１における複数の電池セル１００のうちのＹ軸方向の端に位置する１つの電池セル１００上に配置される。サーミスタ素子５５０は、開口４２０を通じて上記１つの電池セル１００に接触してこの電池セル１００の温度を検出する。これにより、サーミスタ素子５５０は、組電池１における最も温度が低い電池セル１００の温度を検出する。なお、サーミスタ素子５５０によって、組電池１における最も温度が高い電池セル１００の温度を検出してもよいし、複数のサーミスタ素子５５０を用いて、複数の電池セル１００の温度を検出してもよい。
【0037】
コネクタ６００は、フレキシブルプリント基板５１０に固定される。コネクタ６００を介して、フレキシブルプリント基板５１０内の電気回路用と外部の電気機器とを電気的に接続し得る。
【0038】
【0039】
図６に示すように、カバー部材７００は、本体７１０と、筒状突起７２０と、突出部７３０と、開閉窓７５０とを含む。筒状突起７２０は、プレート部材４００上のフレキシブルプリント基板５１０に向けて突出する。
【0040】
突出部７３０は、本体７１０からプレート部材４００側に突出している。突出部７３０は、本体７１０から膨出した有底筒状の形状を有している。突出部７３０は、Ｚ軸方向において、サーミスタ素子５５０とならぶ位置に形成されている。
【0041】
突出部７３０上に弾性体７４０が配置されている。弾性体７４０は、突出部７３０に接着されている。弾性体７４０は、たとえばスポンジなどの樹脂製発泡体である。なお、弾性体７４０は、少なくともＺ軸方向に弾性変形することが可能であればよく、ゴムまたは樹脂ばねなどの他の樹脂製弾性体であってもよいし、金属製弾性体であってもよい。
【0042】
突出部７３０には、弾性体７４０が配置されている側とは反対側から弾性体７４０に達する位置までＺ軸方向に貫通した貫通孔７３１が形成されている。これにより、カバー部材７００の外側から貫通孔７３１を通して弾性体７４０を視認することが可能となる。
【0043】
弾性体７４０およびカバー部材７００の各々の表面の色は、互いに異なっている。弾性体７４０の表面の色は、たとえば黒色である。カバー部材７００の表面の色は、たとえば乳白色である。これにより、カバー部材７００の外側から貫通孔７３１を通して視認した際に、乳白色の背景の中に貫通孔７３１の形状の黒色部分が確認できるか否かで、弾性体７４０が突出部７３０上に配置されているかどうかを確認することができる。
【0044】
開閉窓７５０は、突出部７３０に隣接して設けられている。開閉窓７５０は、図示しないヒンジなどにより、本体７１０の角部に形成された開口部を開閉可能に設けられている。開閉窓７５０を開くことによって、カバー部材７００の外側から弾性体７４０の周囲が視認可能となる。
【0045】
図７は、カバー部材とサーミスタ素子との間に位置する弾性体がサーミスタ素子を電池セルに押しつける直前の状態を示す断面図である。図７に示すように、フレキシブルプリント基板５１０のサーミスタ素子側とは反対側に、板状部材５６０が設けられている。板状部材５６０は、サーミスタ素子５５０と電池セル１００との間の熱伝導性を向上するとともにフレキシブルプリント基板５１０へのサーミスタ素子５５０の実装を容易にするために設けられる。板状部材５６０は、たとえばアルミニウムで形成されている。
【0046】
弾性体７４０は、Ｚ軸方向において、カバー部材７００とサーミスタ素子５５０との間に位置してサーミスタ素子５５０を電池セル１００に押しつける。具体的には、弾性体７４０は、突出部７３０とサーミスタ素子５５０との間で挟まれて弾性変形した際の反発力によって、サーミスタ素子５５０とともにフレキシブルプリント基板５１０および板状部材５６０を電池セル１００に押しつける。これにより、サーミスタ素子５５０は、フレキシブルプリント基板５１０および板状部材５６０を介して電池セル１００に密着させられる。
【0047】
弾性体７４０は、カバー部材７００とサーミスタ素子５５０との間に挟まれる前の状態において、カバー部材７００とサーミスタ素子５５０との間に挟まれる方向(Ｚ軸方向)の弾性体７４０の高さ寸法Ｌ１に対する、Ｚ軸方向に垂直な方向の弾性体７４０の最小幅の寸法Ｌ２の比が１以上である。これにより、弾性体７４０が突出部７３０とサーミスタ素子５５０との間で挟まれた際に、弾性体７４０が座屈しにくくすることができる。
【0048】
図８は、カバー部材に設けられた開閉窓が開いた状態を示す斜視図である。図８に示すように、開閉窓７５０が開いた状態で、弾性体７４０とサーミスタ素子５５０との接触状態を視認可能である。これにより、弾性体７４０がサーミスタ素子５５０を電池セル１００に押しつけているか確認することができる。
【0049】
本実施の形態に係る蓄電モジュールにおいては、樹脂製のカバー部材７００に設けられた突出部７３０上に配置された樹脂製の弾性体７４０によってサーミスタ素子５５０を電池セル１００に押しつける簡易な構成によって、サーミスタ素子５５０とカバー部材７００の本体７１０との間の伝熱距離を長く確保しつつサーミスタ素子５５０とカバー部材７００との間に熱伝導率の低い樹脂製の弾性体７４０を介在させた状態で、サーミスタ素子５５０をフレキシブルプリント基板５１０を介して電池セル１００に密着させることができるため、弾性体７４０およびサーミスタ素子５５０を通じた伝熱によってサーミスタ素子５５０の温度検出精度が低下することを抑制することができる。
【0050】
本実施の形態に係る蓄電モジュールにおいては、カバー部材７００とサーミスタ素子５５０との間に挟まれる前の状態において、カバー部材７００とサーミスタ素子５５０との間に挟まれる方向の弾性体７４０の高さ寸法Ｌ１に対する、挟まれる方向に垂直な方向の弾性体７４０の最小幅の寸法Ｌ２の比が１以上であることにより、弾性体７４０がＺ軸方向に圧縮された際に弾性体７４０が座屈しにくくするとともに弾性体７４０がＸ軸方向およびＹ軸方向に傾きにくくすることができるため、弾性体７４０によってサーミスタ素子５５０を電池セル１００に安定して押しつけることができる。
【0051】
本実施の形態に係る蓄電モジュールにおいては、カバー部材７００に開閉窓７５０が設けられ、開閉窓７５０が開いた状態で、弾性体７４０とサーミスタ素子５５０との接触状態をカバー部材７００の外側から視認することができるため、カバー部材７００をプレート部材４００に組み付けた後において、弾性体７４０がサーミスタ素子５５０を電池セル１００に押しつけているか確認することができる。
【0052】
本実施の形態に係る蓄電モジュールにおいては、突出部７３０には、弾性体７４０が配置されている側とは反対側から弾性体７４０に達する位置まで貫通した貫通孔７３１が形成されていることにより、カバー部材７００の外側から貫通孔７３１を目視することによって弾性体７４０が突出部７３０上に配置されているかどうかを確認することができる。
【0053】
本実施の形態に係る蓄電モジュールにおいては、弾性体７４０およびカバー部材７００の各々の表面の色が互いに異なることにより、カバー部材７００の外側から貫通孔７３１を目視することによって弾性体７４０が突出部７３０上に配置されているかどうかを容易に確認することができる。
【0054】
以上、本技術の実施の形態について説明したが、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本技術の範囲は特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【0055】
１ 組電池、１００ 電池セル、１００Ａ バスバー、１１０ 電極端子、１１１ 正極端子、１１２ 負極端子、１２０ 筐体、１３０ ガス排出弁、２００ エンドプレート、２１０ 段差部、３００ 拘束部材、３１０ 第１部材、３２０ 第２部材、４００ プレート部材、４００Ａ 底面部、４００Ｂ 側面部、４１０ 壁部、４１１ 第１壁部、４１２ 第２壁部、４２０，４３０ 開口、４４０，４５０ 突起、５００ 配線部材、５１０ フレキシブルプリント基板、５２０ 変位吸収部、５３０ バスバー接合部、５４０ 長孔、５５０ サーミスタ素子、５６０ 板状部材、６００ コネクタ、７００ カバー部材、７１０ 本体、７２０ 筒状突起、７３０ 突出部、７３１ 貫通孔、７４０ 弾性体、７５０ 開閉窓。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】