特許 7662582 電池パック

(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】2025-04-07

(45)【発行日】2025-04-15

(54)【発明の名称】電池パック

(51)【国際特許分類】

   H01M 50/519 20210101AFI20250408BHJP

   H01M 50/213 20210101ALI20250408BHJP

   H01M 50/505 20210101ALI20250408BHJP

   H01M 50/291 20210101ALI20250408BHJP

   H01M 50/284 20210101ALI20250408BHJP

【ＦＩ】

H01M50/519

H01M50/213

H01M50/505

H01M50/291

H01M50/284

【請求項の数】 1

(21)【出願番号】P 2022136536

(22)【出願日】2022-08-30

(65)【公開番号】P2024033130

(43)【公開日】2024-03-13

【審査請求日】2024-01-17

(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】110001771

【氏名又は名称】弁理士法人虎ノ門知的財産事務所

(72)【発明者】

【氏名】牧野 公利

【審査官】井原 純

(56)【参考文献】

【文献】米国特許出願公開第２０２１／０３５１４４９（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開２０１８－０７３７９４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１５－１８５２９５（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０２２／０２５１８６（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特表２０２２－５５２５５８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１５－０８８４９３（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０２０／０００６７２０（ＵＳ，Ａ１）

【文献】米国特許第０５４７２８０４（ＵＳ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｍ ５０／２０－５０／２９８

Ｈ０１Ｍ ５０／５０－５０／５９８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

円筒形状であり、かつ軸方向の両端面に電極を有し、外周面を互いに対向させて配列される複数の電池と、
前記電極に対して固定される複数のバスバと、
複数の前記バスバに接続される複数の導体を有するフレキシブルプリント配線板と、
柱状の保持部材と、を備え、
前記フレキシブルプリント配線板は、複数の前記電池の前記外周面に沿って配索される帯状の本体と、前記本体から突出しており前記バスバに接続される枝部と、を有し、
前記本体は、前記本体の両面を複数の前記電池の前記外周面と対向させて波状に湾曲した形状で配索され、
前記保持部材は、前記本体を保持する部材であって、前記本体が挿入されるスリット状の凹部を有し、互いに隣接する三つの前記電池で形成される三角柱状の空間に収容されて前記本体を保持する
ことを特徴とする電池パック。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、電池パックに関する。

【背景技術】

【0002】

従来、円筒電池を有する電池パックがある。特許文献１には、電池モジュールが複数の円筒電池と、伝熱性材料からなる電池ホルダとを有する電池パックが開示されている。特許文献１の電池パックにおいて、カバーの穴の上側には円筒電池の上側の電極（正極）を接続する正極バスバーが取り付けられる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１６－１７８０６９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

円筒形状の電池を有する電池パックにおいて、配索構造を簡素化できることが望まれている。例えば、電極に対してバスバが固定される構成において、バスバとの干渉を抑制しつつ電圧検出線を配索できることが望ましい。

【0005】

本発明の目的は、配索構造を簡素化できる電池パックを提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明の電池パックは、円筒形状であり、かつ軸方向の両端面に電極を有し、外周面を互いに対向させて配列される複数の電池と、前記電極に対して固定される複数のバスバと、複数の前記バスバに接続される複数の導体を有するフレキシブルプリント配線板と、を備え、前記フレキシブルプリント配線板は、複数の前記電池の前記外周面に沿って配索される帯状の本体と、前記本体から突出しており前記バスバに接続される枝部と、を有することを特徴とする。

【発明の効果】

【0007】

本発明に係る電池パックのフレキシブルプリント配線板は、複数の電池の外周面に沿って配索される帯状の本体と、本体から突出しておりバスバに接続される枝部と、を有する。本発明に係る電池パックによれば、帯状の本体が電池の外周面に沿って配索されることにより、配索構造を簡素化できるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】図１は、実施形態に係る電池パックの斜視図である。

【図2】図２は、実施形態に係る基板モジュールの斜視図である。

【図3】図３は、実施形態に係るフレキシブルプリント配線板の平面図である。

【図4】図４は、実施形態に係る保持部材の斜視図である。

【図5】図５は、電池モジュールに対する基板モジュールの組み付け工程を示す斜視図である。

【図6】図６は、実施形態に係る電池パックの平面図である。

【図7】図７は、実施形態に係る電池パックの斜視図である。

【図8】図８は、実施形態に係る電池パックの平面図である。

【図9】図９は、実施形態に係るバスバモジュールの平面図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下に、本発明の実施形態に係る電池パック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。

【0010】

［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、電池パックに関する。図１は、実施形態に係る電池パックの斜視図、図２は、実施形態に係る基板モジュールの斜視図、図３は、実施形態に係るフレキシブルプリント配線板の平面図、図４は、実施形態に係る保持部材の斜視図、図５は、電池モジュールに対する基板モジュールの組み付け工程を示す斜視図、図６は、実施形態に係る電池パックの平面図、図７は、実施形態に係る電池パックの斜視図、図８は、実施形態に係る電池パックの平面図、図９は、実施形態に係るバスバモジュールの平面図である。

【0011】

図１に示すように、本実施形態の電池パック１００は、電池モジュール１１０、複数のバスバ２、および基板モジュール１を有する。電池パック１００は、電気自動車（ＥＶ）やハイブリッド電気自動車（ＨＥＶ）、プラグインハイブリッド電気自動車（ＰＨＥＶ）等の車両に電源として搭載される。電池パック１００は、複数の電池モジュール１１０および複数の基板モジュール１を有していてもよい。

【0012】

電池モジュール１１０は、複数の電池１２０を有する。複数の電池１２０は、筐体に収容される。電池１２０は、充放電が可能な単電池である。本実施形態の電池１２０の形状は、円筒形状または円柱形状である。電池１２０は、軸方向Ｚの両端面に電極１２１を有する。二つの電極１２１のうち一つは正極であり、他の一つは負極である。

【0013】

電池モジュール１１０は、複数の電池列１２０ｑを有する。一つの電池列１２０ｑは、第一方向Ｘに沿って直線上に並ぶ複数の電池１２０を有する。複数の電池列１２０ｑは、第二方向Ｙに沿って配列される。第二方向Ｙは、第一方向Ｘと直交しており、かつ電池１２０の軸方向Ｚと直交している。複数の電池１２０は、電池１２０の外周面１２０ａを互いに対向させて配列される。

【0014】

隣接する二つの電池列１２０ｑは、第一方向Ｘにずらして配置される。複数の電池列１２０ｑは、例えば、電池１２０がハニカム構造をなすように配置される。互いに隣接する三つの電池１２０は、三角柱状の空間１３０を形成する。

【0015】

バスバ２は、銅やアルミニウム等の導電性の金属板から形成される。バスバ２の形状は、例えば、平板形状である。例示されたバスバ２は、複数の電池１２０の電極１２１に対して接続される。バスバ２は、例えば、電池１２０の正極に接続される。本実施形態のバスバ２は、複数の電池１２０を並列に接続する。

【0016】

基板モジュール１は、複数の導体を有しており、複数のバスバ２を外部機器に接続する。外部機器は、典型的には電池パック１００を監視する監視装置である。基板モジュール１には、外部機器と接続されるコネクタが設けられてもよい。基板モジュール１は、フレキシブルプリント配線板３および保持部材４を有する。

【0017】

フレキシブルプリント配線板３は、可撓性を有するプリント基板である。フレキシブルプリント配線板３は、絶縁性の合成樹脂で形成される樹脂層と、複数の導体と、を有する。導体は、二つの樹脂層によって挟まれた導体層であり、例えば、銅箔等の金属箔である。図２および図３に示すように、フレキシブルプリント配線板３は、本体３１および枝部３２を有する。本体３１および枝部３２は、例えば、一体である。

【0018】

図３に示すように、本体３１は、帯状である。平面視における本体３１の形状は、矩形である。枝部３２は、本体３１における長手方向に沿った一辺３１ａから突出している。枝部３２は、対応するバスバ２に対して接続される。導体５は、本体３１および枝部３２に配索されている。枝部３２および導体５は可撓性を有しており、本体３１に対して折り曲げ可能である。導体５は、電池１２０の電圧を検出する電圧検出線である。導体５の一端はバスバ２に接続され、導体５の他端は外部機器に接続される。

【0019】

保持部材４は、フレキシブルプリント配線板３の本体３１を保持する部材である。保持部材４は、例えば、絶縁性の合成樹脂で成型される。保持部材４は、ゴム等の弾性変形可能な材料で構成されてもよい。図４に示すように、保持部材４の形状は、柱状である。保持部材４は、電池１２０で形成される三角柱状の空間１３０に挿入可能なように形成されている。保持部材４は、三つの対向面４１と、三つの側面４２と、頂面４３と、底面４４と、を有する。頂面４３および底面４４は、保持部材４における軸方向の端面である。対向面４１および側面４２は、頂面４３から底面４４まで、保持部材４の軸方向に沿って延在している。

【0020】

対向面４１は、電池１２０の外周面１２０ａと対向する面である。対向面４１の断面形状は、保持部材４の中心軸線ＣＬに向けて湾曲した円弧形状である。側面４２は、一つの対向面４１と、他の一つの対向面４１とをつないでいる平面である。

【0021】

保持部材４は、フレキシブルプリント配線板３の本体３１が挿入されるスリット状の凹部４５を有している。中心軸線ＣＬの方向から見た場合の凹部４５の形状は、中心軸線ＣＬに向けて湾曲した円弧形状である。凹部４５は、頂面４３から底面４４の近傍まで、中心軸線ＣＬに沿って延在している。凹部４５は、二つの側面４２にそれぞれ開口している。軸方向における凹部４５の深さは、フレキシブルプリント配線板３の本体３１の幅と同等である。フレキシブルプリント配線板３の本体３１は、枝部３２を有する一辺３１ａとは反対側の辺から凹部４５に挿入される。

【0022】

図５に示すように、基板モジュール１は、軸方向Ｚに沿って電池モジュール１１０に挿入される。電池モジュール１１０の電池１２０には、予めバスバ２が固定されている。バスバ２は、電池１２０の電極１２１に対して溶接等により固定される。フレキシブルプリント配線板３の本体３１は、隣接する二つの電池列１２０ｑの間に挿入される。このときに、保持部材４は、三つの電池１２０によって形成される三角柱状の空間１３０に挿入される。

【0023】

図６には、二つの電池列１２０ｑの間に挿入された基板モジュール１が示されている。フレキシブルプリント配線板３の本体３１は、本体３１の両面を複数の電池１２０の外周面１２０ａと対向させて波状に湾曲した形状で配索される。空間１３０に挿入された保持部材４は、本体３１の湾曲形状を規定することができる。図６に示すように、保持部材４は、枝部３２に対して両側に配置される。二つの保持部材４は、二つの保持部材４の間で本体３１が直線的に延在するように本体３１を保持することがきる。保持部材４は、例えば、本体３１の両面と電池１２０の外周面１２０ａとの間に隙間を設けるように構成される。

【0024】

保持部材４は、枝部３２の向きを定め、バスバ２に対して枝部３２を位置決めすることができる。枝部３２の導体５は、溶接やはんだ付け等によってバスバ２に接続される。本体３１の端部には、外部機器に対して接続するためのコネクタが設けられてもよい。

【0025】

電池モジュール１１０に対して基板モジュール１が組み付けられると、電池モジュール１１０の筐体に樹脂が注入される。注入された樹脂が固化することにより、電池１２０および基板モジュール１が固定される。注入される樹脂は、絶縁性の合成樹脂であってもよい。注入される樹脂は、電池１２０で発生する熱を放熱させる伝熱部材としての機能を有していてもよい。

【0026】

本実施形態の電池パック１００では、複数の電池１２０の外周面１２０ａに沿ってフレキシブルプリント配線板３の本体３１が配索される。よって、本体３１が複数の導体５のための十分な幅を有することができる。比較例として、フレキシブルプリント配線板の本体が電池１２０の端面に沿って配索される構成について検討する。この場合、バスバ２と干渉しないようにフレキシブルプリント配線板の本体の幅を狭くする必要がある。その結果、複数枚のフレキシブルプリント配線板を重ねて配索するなどの対策が必要となる。

【0027】

これに対して、本実施形態の電池パック１００では、本体３１の最大幅に対する制約が緩和され、構成構造が簡素化される。複数の導体５が一枚の本体３１に配索可能となることで、低コスト化が実現される。本体３１の幅を十分に確保できることで、回路抵抗の問題が生じにくい。また、電池列１２０ｑの間の空間に本体３１が配索されることで、電池パック１００の低背化が実現される。なお、フレキシブルプリント配線板３の本体３１において、導体５が二層に分けて配置されてもよい。

【0028】

なお、本体３１は、図７および図８に示すように複数の電池列１２０ｑに対して外側に配置されてもよい。図８には、複数の電池１２０を収容する筐体１５０が示されている。本体３１は、筐体１５０の内壁面１５０ａと、端部に配置された電池列１２０ｑとの間の隙間に配索される。この場合、本体３１は、内壁面１５０ａに沿って直線状に配索可能である。本体３１は、電池列１２０ｑと内壁面１５０ａとの間で挟み込まれて保持されてもよい。

【0029】

以上説明したように、本実施形態の電池パック１００は、円筒形状の複数の電池１２０と、複数のバスバ２と、フレキシブルプリント配線板３と、を有する。複数の電池１２０は、軸方向Ｚの両端面に電極１２１を有し、外周面１２０ａを互いに対向させて配列される。複数のバスバ２は、電極１２１に対して固定される。フレキシブルプリント配線板３は、複数のバスバ２に接続される複数の導体５を有する。

【0030】

フレキシブルプリント配線板３は、帯状の本体３１と、本体３１から突出している枝部３２と、を有する。本体３１は、複数の電池１２０の外周面１２０ａに沿って配索される。枝部３２は、バスバ２に接続される。本実施形態の電池パック１００では、帯状の本体３１が電池１２０の外周面１２０ａに沿って配索される。必要な本数の導体５を一枚の本体３１に配置することが容易となり、電池パック１００の配索構造が簡素化される。本体３１を保持するためのケースを省略することが可能となり、電池パック１００の構成が簡素化され、電池パック１００が低背化される。

【0031】

本実施形態の本体３１は、本体３１の両面を複数の電池１２０の外周面１２０ａと対向させて波状に湾曲した形状で配索される。隣接する電池列１２０ｑの間に設けられる隙間を利用して本体３１が配索されることで、電池パック１００の小型化や低背化が可能となる。

【0032】

本実施形態の電池パック１００は、フレキシブルプリント配線板３の本体３１を保持する柱状の保持部材４を有する。保持部材４は、本体３１が挿入されるスリット状の凹部４５を有する。保持部材４は、互いに隣接する三つの電池１２０で形成される三角柱状の空間１３０に収容されて本体３１を保持する。保持部材４は、本体３１の配索形状を安定させることができる。

【0033】

なお、電池モジュール１１０に対するバスバ２および基板モジュール１の組み付け手順は、上記の手順には限定されない。例えば、図９に示すように、基板モジュール１に対してバスバ２が取り付けられてバスバモジュール１０が構成されてもよい。バスバモジュール１０は、電池モジュール１１０に対して組み付けられる。フレキシブルプリント配線板３の本体３１は、電池１２０の外周面１２０ａに沿って配索される。よって、電池１２０の電極１２１に対してバスバ２が溶接される際に、本体３１が溶接作業の邪魔とならない。

【0034】

基板モジュール１は、保持部材４を有していなくてもよい。フレキシブルプリント配線板３の本体３１が電池列１２０ｑの隙間に挿入される際に、挿入作業のための治具が用いられてもよい。

【0035】

一つのバスバ２に接続される電池１２０の本数は、任意である。フレキシブルプリント配線板３は、電圧検出線とは異なる導体５を有していてもよい。例えば、複数の導体５は、温度を検出するための温度検出線を含んでもよい。温度検出線は、サーミスタに接続されてもよい。

【0036】

上記の実施形態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。

【符号の説明】

【0037】

１ 基板モジュール
２：バスバ、 ３：フレキシブルプリント配線板、 ４：保持部材
１０ バスバモジュール
３１：本体、 ３１ａ：一辺、 ３２：枝部
４１：対向面、 ４２：側面、 ４３：頂面、 ４４：底面、 ４５：凹部
１００ 電池パック
１１０ 電池モジュール
１２０：電池、 １２０ａ：外周面、 １２０ｑ：電池列、 １２１：電極
１３０：空間、 １５０：筐体
Ｘ：第一方向、 Ｙ：第二方向、 Ｚ：軸方向

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】