特許 7522009 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】

(24)【登録日】2024-07-16

(45)【発行日】2024-07-24

(54)【発明の名称】電池モジュール

(51)【国際特許分類】

   H01M 50/367 20210101AFI20240717BHJP

   H01M 50/204 20210101ALI20240717BHJP

   H01M 50/289 20210101ALI20240717BHJP

   H01M 50/291 20210101ALI20240717BHJP

   H01M 50/505 20210101ALI20240717BHJP

   H01M 50/507 20210101ALI20240717BHJP

   H01M 50/55 20210101ALI20240717BHJP

【ＦＩ】

H01M50/367

H01M50/204 401D

H01M50/289 101

H01M50/291

H01M50/505

H01M50/507

H01M50/55 101

【請求項の数】 2

(21)【出願番号】P 2020186401

(22)【出願日】2020-11-09

(65)【公開番号】P2022076127

(43)【公開日】2022-05-19

【審査請求日】2023-07-18

(73)【特許権者】

【識別番号】000003207

【氏名又は名称】トヨタ自動車株式会社

(73)【特許権者】

【識別番号】000006895

【氏名又は名称】矢崎総業株式会社

(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】大平 雄貴

(72)【発明者】

【氏名】牧野 公利

(72)【発明者】

【氏名】浦上 周平

(72)【発明者】

【氏名】松永 雄太

(72)【発明者】

【氏名】和田 刀貢臣

(72)【発明者】

【氏名】小林 真人

【審査官】山本 雄一

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１６－０１８７４０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１９－２１９１７３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－０７２１８１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－００４８０３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１８－１０３８４１（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｍ ５０／２０－５０／２９８

Ｈ０１Ｍ ５０／３０－５０／３９２

Ｈ０１Ｍ ５０／５０－５０／５９８

Ｈ０１Ｍ １０／４８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

一方向に並ぶように配置された複数の二次電池と、
前記複数の二次電池上に設けられており、前記二次電池から生じたガスを排出するための排煙ダクトと、
前記複数の二次電池上でかつ前記排煙ダクトから離間した位置に設けられており、前記二次電池の温度を検出可能なサーミスタと、
前記複数の二次電池上に配置されたバスバモジュールと、を備え、
前記二次電池は、一対の外部端子を有し、
前記バスバモジュールは、
前記一方向に互いに隣接する外部端子同士を電気的に接続する複数のバスバと、
前記複数のバスバを保持するバスバケースと、を有し、
前記バスバケースは、前記排煙ダクトから流出したガスを前記サーミスタに誘導する誘導部を有する、電池モジュール。

【請求項2】

絶縁材料からなり、前記一方向に互いに隣接する前記二次電池間を仕切る仕切部をさらに備え、
前記排煙ダクトは、前記一方向に互いに連結された複数のダクト要素からなり、
各ダクト要素は、前記仕切部の上部に接続されている、請求項１に記載の電池モジュール。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、電池モジュールに関する。

【背景技術】

【0002】

例えば、特開２０１７－４８０３号公報には、複数の電池セルを積層して構成される電池スタックと、電池スタックの上面に設けられたバスバーモジュールと、電池セルの温度を検出するサーミスタと、を備える組電池が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１７－４８０３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

特開２０１７－４８０３号公報に記載されるような組電池では、二次電池から生じたガス（排煙）を検知するための専用の機構が必要となる。

【0005】

本開示の目的は、専用の排煙検知機構を省略することが可能な電池モジュールを提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本開示の一局面に従った電池モジュールは、一方向に並ぶように配置された複数の二次電池と、前記複数の二次電池上に設けられており、前記二次電池から生じたガスを排出するための排煙ダクトと、前記複数の二次電池上でかつ前記排煙ダクトから離間した位置に設けられており、前記二次電池の温度を検出可能なサーミスタと、前記複数の二次電池上に配置されたバスバモジュールと、を備え、前記二次電池は、一対の外部端子を有し、前記バスバモジュールは、前記一方向に互いに隣接する外部端子同士を電気的に接続する複数のバスバと、前記複数のバスバを保持するバスバケースと、を有し、前記バスバケースは、前記排煙ダクトから流出したガスを前記サーミスタに誘導する誘導部を有する。

【発明の効果】

【0007】

本開示によれば、専用の排煙検知機構を省略することが可能な電池モジュールを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】本開示の一実施形態の電池モジュールの構成を概略的に示す斜視図である。

【図2】電池モジュールの断面図である。

【図3】電池モジュールの一部の分解斜視図である。

【図4】二次電池及び樹脂枠の斜視図である。

【図5】樹脂枠の係止部とバスバケースの被係止部との関係を示す斜視図である。

【図6】サーミスタと誘導部との関係を示す斜視図である。

【図7】排煙経路と誘導部との関係を示す図である。

【図8】バスバモジュール及びＦＰＣの斜視図である。

【図9】バスバモジュール及びＦＰＣカバーの斜視図である。

【図10】電池モジュール内に針金が侵入した状態を示す断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

本開示の実施形態について、図面を参照して説明する。なお、以下で参照する図面では、同一またはそれに相当する部材には、同じ番号が付されている。

【0010】

図１は、本開示の一実施形態の電池モジュールの構成を概略的に示す断面図である。この電池モジュール１は、例えば、車両に搭載される。

【0011】

図１～図４に示されるように、電池モジュール１は、複数の二次電池１００と、複数の樹脂枠２００と、サーミスタ３００と、バスバモジュール４００と、ＦＰＣ５１０と、ＦＰＣカバー５２０と、絶縁カバー５３０と、ダンパ部材６１０と、押付部材６２０と、ロアケース７１０と、アッパーケース７２０と、を備えている。

【0012】

複数の二次電池１００は、一方向（図２において紙面と直交する方向）に並ぶように配置されている。二次電池１００として、例えば、リチウムイオン電池が挙げられる。各二次電池１００は、ケース１１０と、一対の外部端子１２０と、を有している。

【0013】

ケース１１０は、矩形状に形成されている。図４に示されるように、ケース１１０の上面における中央部には、安全弁Ｖが設けられている。

【0014】

一対の外部端子１２０は、ケース１１０の上面から上方に向かって突出している。一対の外部端子１２０の一方は、正極端子であり、他方は、負極端子である。正極端子は、幅方向（一方向及び上下方向の双方に直交する方向）における安全弁Ｖの一方側に設けられている。負極端子は、幅方向における安全弁Ｖの他方側に設けられている。

【0015】

樹脂枠２００は、一方向に二次電池１００に隣接するように配置されている。各樹脂枠２００は、仕切部２１０と、ダクト要素２２０と、タブ２３０と、を有している。

【0016】

仕切部２１０は、絶縁材料（樹脂）からなる。仕切部２１０は、一方向に互いに隣接する二次電池１００間を仕切っている。

【0017】

図４に示されるように、ダクト要素２２０は、仕切部２１０の上部に接続されている。ダクト要素２２０は、各二次電池１００の安全弁Ｖを覆う形状を有している。各ダクト要素２２０は、一方向に隣接するダクト要素２２０と連結されている。複数のダクト要素２２０は、互いに連結されることによって排煙ダクト２２０Ａを構成している。排煙ダクト２２０Ａは、複数の二次電池１００上に設けられており、二次電池１００から生じたガスを排出するための排煙経路Ｃ（図４及び図７を参照）を形成している。なお、図４では、説明のため、樹脂枠２００が一つ省略されている。

【0018】

タブ２３０は、幅方向における仕切部２１０の両端部に設けられている。図４及び図５に示されるように、タブ２３０は、突出片２３２と、係止部２３４と、を有している。

【0019】

突出片２３２は、仕切部２１０から上方に突出する形状を有している。突出片２３２は、幅方向と直交する平板状に形成されている。

【0020】

係止部２３４は、突出片２３２から幅方向における外側に突出する形状を有している。係止部２３４は、下方に向かうにしたがって突出片２３２からの突出量が増大する形状を有している。

【0021】

サーミスタ３００は、二次電池１００の温度を検出可能である。サーミスタ３００は、複数の二次電池１００上で、かつ、排煙ダクト２２０Ａから離間した位置に設けられている。サーミスタ３００は、ケース１１０の上面に接するように設けられている。

【0022】

バスバモジュール４００は、複数の二次電池１００上に配置されている。バスバモジュール４００は、複数のバスバ４１０と、バスバケース４２０と、を有している。

【0023】

各バスバ４１０は、一方向に互いに隣接する外部端子同士を電気的に接続している。本実施形態では、各バスバ４１０は、一の二次電池の正極端子と、一の二次電池に隣接する二次電池の負極端子と、を電気的に接続している。すなわち、複数の二次電池１００は、各バスバ４１０によって直列接続されている。

【0024】

バスバケース４２０は、各バスバ４１０を保持している。バスバケース４２０は、樹脂からなる。バスバケース４２０は、複数の被係止部４２２と、サーミスタ保持部４２４と、誘導部４２６と、複数の柱部４２８と、を有している。

【0025】

各被係止部４２２は、幅方向における各バスバ４１０の外側に設けられている。被係止部４２２は、タブ２３０を取り囲む形状を有している。被係止部４２２は、タブ２３０の係止部２３４と係合可能である。図５に示されるように、被係止部４２２には、スリットＳが設けられている。被係止部４２２は、タブ２３０に対して上方から接続される際、幅方向における外向きに広がりながら係止部２３４を乗り越える。

【0026】

サーミスタ保持部４２４は、サーミスタ３００を保持している。図６及び図７に示されるように、サーミスタ保持部４２４は、幅方向に排煙ダクト２２０Ａ（排煙経路Ｃ）から離間した位置に設けられている。サーミスタ保持部４２４は、サーミスタ３００の下面が二次電池１００のケース１１０の上面に接するようにサーミスタ３００を保持している。

【0027】

誘導部４２６は、排煙ダクト２２０Ａから流出したガスＧ（図７を参照）をサーミスタ３００に誘導する。図６に示されるように、誘導部４２６は、一対の誘導片４２６ａを有している。一対の誘導片４２６ａは、一方向に互いに離間している。各誘導片４２６ａは、幅方向と平行な方向に延びる形状を有している。各誘導片４２６ａは、平板状に形成されている。一対の誘導片４２６ａ間の距離は、一方向におけるサーミスタ３００の寸法よりも大きく設定されている。

【0028】

各柱部４２８は、樹脂枠２００の上面に接している。柱部４２８は、樹脂枠２００の上面から上方に向かって延びる形状を有している。柱部４２８の上面は、平坦に形成されている。柱部４２８は、被係止部４２２とサーミスタ保持部４２４との間に設けられている。複数の柱部４２８は、一方向に等間隔で並ぶように配置されている。

【0029】

ＦＰＣ５１０は、各バスバ４１０を電気的に接続している。ＦＰＣ５１０は、一方向に延びる形状を有している。ＦＰＣ５１０は、複数の二次電池１００上に配置されている。

【0030】

ＦＰＣカバー５２０は、ＦＰＣ５１０を被覆する形状を有している。図３、図５及び図９に示されるように、ＦＰＣカバー５２０は、遮蔽部５２２を有している。

【0031】

遮蔽部５２２は、バスバ４１０と外部端子１２０との溶接部からＦＰＣ５１０を遮蔽する。具体的に、遮蔽部５２２は、バスバ４１０を外部端子１２０に溶接する際に生じるスパッタがＦＰＣ５１０に向けて飛散するのを遮蔽する。

【0032】

絶縁カバー５３０は、ＦＰＣカバー５２０上に設けられている。絶縁カバー５３０は、バスバケース４２０とともにＦＰＣカバー５２０を挟み込んでいる。絶縁カバー５３０は、凹部５３２を有している。図３に示されるように、凹部５３２は、一方向に延びる形状を有している。凹部５３２の下面は、柱部４２８の上面に接している。

【0033】

ダンパ部材６１０は、弾性変形可能な材料からなる。図２に示されるように、ダンパ部材６１０は、凹部５３２に配置されている。

【0034】

押付部材６２０は、ダンパ部材６１０、絶縁カバー５３０及びバスバケース４２０を介して複数の二次電池１００を下方に押し付ける部材である。押付部材６２０は、板状に形成されている。押付部材６２０は、例えば、金属からなる。

【0035】

図１０に示されるように、押付部材６２０は、ワイヤーハーネスの締結部付近からの針金１０の進入を防止する防止リブ６２２を有している。防止リブ６２２は、針金１０の先端を受けることにより、針金１０が活電部２０に到達するのを防止する。

【0036】

ロアケース７１０は、複数の二次電池１００を収容している。本実施形態では、図２に示されるように、ロアケース７１０は、第１電池スタック１５１と、幅方向に第１電池スタック１５１に隣接するように配置された第２電池スタック１５２と、を収容している。各電池スタックは、複数の二次電池１００と、複数の樹脂枠２００と、を含んでいる。本実施形態では、ロアケース７１０と各電池スタックとの間にダンパ部材６１２が設けられている。

【0037】

アッパーケース７２０は、ロアケース７１０に固定されている。図２に示されるように、アッパーケース７２０は、各電池スタックをまとめて覆う形状を有している。アッパーケース７２０は、押付部材６２０の上方に配置されている。

【0038】

以上に説明したように、本実施形態の電池モジュール１は、排煙ダクト２２０Ａから流出したガスＧをサーミスタ３００に誘導する誘導部４２６を有しているため、二次電池１００の温度を検出するサーミスタ３００によって排煙が生じたことを検知することが可能となる。このため、排煙を検知するための専用の機構が不要となる。

【0039】

また、樹脂枠２００がタブ２３０を有しており、バスバケース４２０が被係止部４２２を有しているため、二次電池１００とバスバ４１０との位置決めが容易になる。

【0040】

また、被係止部４２２にはスリットＳが設けられているため、専用の工具を用いることなくバスバケース４２０を樹脂枠２００から取り外すことが可能となる。

【0041】

また、押付部材６２０は、ダンパ部材６１０等を介して複数の二次電池１００を下方（ロアケース７１０）に向けて押し付けているため、ロアケース７１０からの各二次電池１００の浮き上がりが抑制される。

【0042】

上述した例示的な実施形態は、以下の態様の具体例であることが当業者により理解される。

【0043】

上記実施形態における電池モジュールは、一方向に並ぶように配置された複数の二次電池と、前記複数の二次電池上に設けられており、前記二次電池から生じたガスを排出するための排煙ダクトと、前記複数の二次電池上でかつ前記排煙ダクトから離間した位置に設けられており、前記二次電池の温度を検出可能なサーミスタと、前記複数の二次電池上に配置されたバスバモジュールと、を備え、前記二次電池は、一対の外部端子を有し、前記バスバモジュールは、前記一方向に互いに隣接する外部端子同士を電気的に接続する複数のバスバと、前記複数のバスバを保持するバスバケースと、を有し、前記バスバケースは、前記排煙ダクトから流出したガスを前記サーミスタに誘導する誘導部を有する。

【0044】

また、前記電池モジュールにおいて、絶縁材料からなり、前記一方向に互いに隣接する前記二次電池間を仕切る仕切部をさらに備え、前記排煙ダクトは、前記一方向に互いに連結された複数のダクト要素からなり、各ダクト要素は、前記仕切部の上部に接続されていることが好ましい。

【0045】

なお、今回開示された実施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。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに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。

【符号の説明】

【0046】

１ 電池モジュール、１００ 二次電池、１１０ ケース、１２０ 外部端子、２００ 樹脂枠、２１０ 仕切部、２２０ ダクト要素、２２０Ａ 排煙ダクト、２３０ タブ、２３２ 突出片、２３４ 係止部、３００ サーミスタ、４００ バスバモジュール、４１０ バスバ、４２０ バスバケース、４２２ 被係止部、４２４ サーミスタ保持部、４２６ 誘導部、４２６ａ 誘導片、４２８ 柱部、５１０ ＦＰＣ、５２０ ＦＰＣカバー、５２２ 遮蔽部、５３０ 絶縁カバー、５３２ 凹部、６１０ ダンパ部材、６２０ 押付部材、７１０ ロアケース、７２０ アッパーケース、Ｃ 排煙経路、Ｓ スリット、Ｖ 安全弁。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】