(57)【要約】【課題】取扱いの容易な電池モジュールを提供する。【解決手段】単電池３０が積層されて直列又は並列に接続されたセルユニット２０と、導電材で形成された二枚の導電板４１が絶縁材４０を介して積層された積層導電板４２と、を有し、積層導電板は、単電池積層方向のセルユニット外側の少なくとも一方に配置され、積層導電板の一方の導電板は、セルユニットの正極出力端子１４に接続され、他方の導電板は、セルユニットの負極出力端子１５に接続される。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
単電池が積層されて直列又は並列に接続されたセルユニットと、
導電材で形成された二枚の導電板が絶縁材を介して積層された積層導電板と、を有し、
前記積層導電板は、単電池積層方向のセルユニット外側の少なくとも一方に配置され、
前記積層導電板の一方の導電板は、セルユニットの正極出力端子に接続され、他方の導電板は、セルユニットの負極出力端子に接続されることを特徴とする電池モジュール。
【請求項２】
前記積層導電板は、単電池積層方向のセルユニット外側の両方に配置され、
前記セルユニットの正極出力端子または負極出力端子のうち、どちらか一方に接続された導電板は、セルユニットの単電池の間に延在されることを特徴とする請求項１に記載の電池モジュール。
【請求項３】
単電池積層方向のセルユニット外側に取付けられた前記積層導電板の導電板と、前記セルユニットの単電池間に延在された導電板は、一体の板状に形成され、つづら折状に曲げられて単電池間に配置されることを特徴とする請求項２に記載の電池モジュール。
【請求項４】
前記積層導電板は、単電池積層方向のセルユニット外側の両方に取付けられるとともに、更に、前記セルユニットの単電池間のうちの少なくとも一箇所に配置され、
単電池積層方向のセルユニット外側に配置された前記積層導電板の二枚の導電板は、セルユニットの正極出力端子および負極出力端子に接続され、
正極出力端子に接続された導電板と単電池間に配置された積層導電板の一方の導電板は、互いに接続され、負極出力端子に接続された導電板と単電池間に配置された積層導電板の他方の導電板は、互いに接続されることを特徴とする請求項１に記載の電池モジュール。
【請求項５】
積層されて直列又は並列に接続された複数の単電池と、
導電材で形成された二枚の導電板が絶縁材を介して積層された少なくとも１つの積層導電板と、を有し、
前記積層導電板は、二枚の導電板が、それぞれ単電池の正極出力端子または負極出力端子に接続され、当該単電池の積層方向の少なくとも一方の面に配置されることを特徴とする電池モジュール。
【請求項６】
２つの前記積層導電板が隣接して配置され、隣接する前記積層導電板の導電板のうち、同じ電位を有する導電板が、一体に形成されたことを特徴とする請求項５に記載の電池モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電池モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、高出力を必要とする電気自動車やハイブリット自動車の電源として、単位ユニットをなす電池モジュールを、所望の電圧や容量に合わせて直列または並列に複数接続して構成される組電池が使用されている。
【０００３】
組電池の単位ユニットである電池モジュールは、電池収納容器の中に扁平型の二次電池である単電池を複数収納したものが知られている。この単電池は、正極材と負極材と電解質を積層した発電要素を可撓性を有するラミネートフィルムで覆った構成を有し、軽量で薄板状であるため、複数積層するのに適している（例えば、特許文献１，２参照）。
【特許文献１】特開２００６−９２８８４
【特許文献２】特開２００４−６１２２
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
車両に搭載される電池モジュールにあっては、電池モジュールの交換作業時等において、鋭利な導電性の異物が単電池を貫通することが考えられる。
【０００５】
導電性の異物が、単電池を貫通し単電池内部の正極材および負極材に接すると、導電性異物に電流が流れ、単電池内部が発熱する。この結果、例えば電池モジュールに付属して配置された制御部品に熱による影響を及ぼしたり、単電池の内圧が上昇して単電池が膨張し、電池モジュールを収納しているケースが変形したりする可能性がある。
【０００６】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、取扱いの容易な電池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】
【０００７】
上記目的を達成するため本発明は、単電池が積層されて直列又は並列に接続されたセルユニットと、導電材で形成された二枚の導電板が絶縁材を介して積層された積層導電板と、を有し、前記積層導電板は、単電池積層方向のセルユニット外側の少なくとも一方に配置され、積層導電板の一方の導電板は、セルユニットの正極出力端子に接続され、他方の導電板は、セルユニットの負極出力端子に接続されることを特徴とする電池モジュールである。
【発明の効果】
【０００８】
本発明においては、導電性の異物が電池モジュールを積層方向に貫通するとき、単電池を貫通する前に積層導電板を貫通するため、単電池の電力は単電池を導電性の異物が貫通する前に消費され、単電池内部での発熱を抑えることができる。従って、取扱いの容易な電池モジュールを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
次に、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１０】
＜第１実施形態＞
図１は、組電池の単位ユニットである電池モジュールを示す斜視図、図２は、電池モジュールの分解斜視図、図３は、充放電を行うセルユニットを示す斜視図、図４は、セルユニットの構成部品の一部である単電池を示す斜視図、図５は、図２のＶ‐Ｖ線に沿う概略断面図、図６は、図２のＶＩ‐ＶＩ線に沿う概略断面図である。
【００１１】
電池モジュール１０は、図１、図２に示すように、外装材であるロアケース１２、アッパーケース１３、充放電を行うセルユニット２０及びセルユニット２０に接続された積層導電板４２を有する。
【００１２】
ロアケース１２およびアッパーケース１３は、互いに締結され、セルユニット２０や積層導電板４２等を収容し、外部からの振動や衝撃から収容物を保護する。また、収容物から伝達される熱を放散する役割も果たす。このような役割を果たすため、ロアケース１２およびアッパーケース１３は、例えば比較的薄肉の鋼板又はアルミ板から形成される。
【００１３】
実際に充放電を行うセルユニット２０は、図３に示すように、電池の最小単位をなす複数の単電池３０、単電池３０の電極端子を保持し単電池３０の各電極端子同士を絶縁する絶縁スペーサ２１、セルユニット２０と外部を電気的に接続する正極出力端子１４及び負極出力端子１５を有する。正極出力端子１４及び負極出力端子１５は、ロアケース１２の周壁の一部に形成した切り欠き２２を通して外部に導出される。
【００１４】
単電池３０は、図４に示すように例えば長方形形状であり、長手方向の対向する端部から、電極端子である正極タブ３１、負極タブ３２が導出されている。正極タブ３１、負極タブ３２は、単電池３０内部に収容され実際に充放電を行う電池要素に接続されている。
【００１５】
このように形成された単電池３０は、図５、図６に示すように、セルユニット２０において、正極タブ３１と負極タブ３２が相対するように積層される。なお、単電池３０同士は、両面テープまたは接着剤によって、相互に固定されている。
【００１６】
積層方向の最も外側の一方に配置された単電池３０の正極タブ３１は、正極出力端子１４に接続され、積層方向の最も外側のもう一方に配置された単電池３０の負極タブ３２は、負極出力端子１５に接続される。他の正極タブ３１と負極タブ３２は、相対するタブ同士で溶接等により接合され、結果として複数の積層された単電池３０は、直列に接続される。
【００１７】
本実施形態では４つの単電池３０が積層され、直列に接続されたが、単電池３０の積層数および接続方法は、これに限定されるものではなく、所望の電圧若しくは容量と単電池３０の電圧若しくは容量の関係により決定される。
【００１８】
単電池積層方向のセルユニット外側の両方には、導電性の板状部材である導電板４１を絶縁材を介して積層した積層導電板４２が、配置される。
【００１９】
積層導電板４２の２枚の導電板４１は、例えば導線や導電性の板材のような接続手段４３により、正極出力端子１４に接続された正極タブ３１および負極出力端子１５に接続された負極タブ３２にそれぞれ接続される。又は、導電板４１を延長して形成したタブを前述の正極タブ３１および負極タブ３２に接続してもよい。
【００２０】
導電板４１の材質は、例えば銅やアルミニウムであり、導電板４１の間の絶縁材は例えば、樹脂である。
【００２１】
導電板４１の厚さや材質は、２枚の導電板４１を重ね合わせたものの抵抗が、単電池３０の内部抵抗よりも小さくなるように決定される。
【００２２】
このような構成により、例えば電池モジュール１０の取扱時の不注意等により、鋭利な導電性の異物が、電池モジュール１０を単電池３０の積層方向から貫通したとき、異物が単電池３０に到達する前に、異物によって、２枚の導電板４１を電気的に接続し、異物を介して電流が流れ、単電池３０内の電力を消費することができる。この結果、単電池３０内部での発熱が抑えられ、単電池３０の熱による膨張や電池モジュール１０周辺に配置された制御部品への影響を軽減することができる。
【００２３】
以上のように、第１実施形態は、取扱いの容易な電池モジュールを提供することができる。
【００２４】
なお、本実施形態では、積層導電板４２は、単電池積層方向のセルユニット外側の両方に配置されたが、例えばロアケース１２又はアッパーケース１３の一方が強固な部材で形成され、導電性の異物が貫通する可能性が低い場合等にはセルユニット外側の一方に配置されたものでもよい。
【００２５】
＜第２実施形態＞
図７は、本発明の第２実施形態に係る電池モジュール２３内の収容物のＶＩ‐ＶＩ線に沿う概略断面図である。なお、図１〜６に示す部材と共通する部材には同一符号を使用し説明は省略する。
【００２６】
本実施形態に係る電池モジュール２３では、図７に示すように、単電池積層方向のセルユニット外側の両方に配置された積層導電板５３の導電板５１，５２のうち、一方の導電板５１同士が、一体の板状に形成され、単電池３０と単電池３０の間を通るように曲げられて配置される。
【００２７】
導電板５１は、単電池３０と単電池３０の間に配置されることで放熱板として機能し、電池モジュール２３が作動しているとき若しくは導電性の異物が貫通したとき、単電池３０から発生する熱を放散することができる。
【００２８】
以上のように、第２実施形態は、取扱いの容易な電池モジュールを提供することができる。
【００２９】
図７では、一体に形成した導電板５１を示したが、これとは異なり、複数枚の独立した導電板５１を、単電池３０と単電池３０の間に配置し、各導電板５１を例えば導線や導電性の板材のような接続手段により電気的に接続したものであってもよい。
【００３０】
＜第３実施形態＞
図８は、本発明の第３実施形態に係る電池モジュール３３内の収容物のＶ‐Ｖ線に沿う概略断面図、図９は、電池モジュール３３内の収容物のＶＩ‐ＶＩ線に沿う概略断面図である。なお、図１〜７に示す部材と共通する部材には同一符号を使用し説明は省略する。
【００３１】
本実施形態に係る電池モジュール３３は、図８に示すように、積層導電板６３が、単電池積層方向のセルユニット外側の両方及び単電池３０と単電池３０の間に配置される。単電池積層方向のセルユニット外側に配置された積層導電板６３の導電板６１，６２は、それぞれ、正極出力端子１４に接続された正極タブ３１および負極出力端子１５に接続された負極タブ３２に接続される。
【００３２】
単電池３０と単電池３０の間に配置された複数の積層導電板６３の一方の導電板６１は、図９に示すように、単電池積層方向のセルユニット外側に配置され正極タブ３１に接続された導電板６１とくし歯状に一体に形成される。同様に、単電池３０と単電池３０の間に配置された複数の積層導電板６３のもう一方の導電板６２は、単電池積層方向のセルユニット外側に配置され負極タブに接続された導電板６２とくし歯状に一体に形成される。
【００３３】
このような構成とすることで、導電性の異物が、電池モジュール３３を貫通したとき、積層導電板６３を貫通する可能性を増やすことができる。また、単電池３０と単電池３０の間に備えられた積層導電板６３は、ヒートシンクとしての役割を果たし、電池モジュール３３が作動しているとき若しくは導電性の異物が貫通したとき、単電池３０から発生する熱を放散させることができる。
【００３４】
以上のように、第３実施形態は、取扱いの容易な電池モジュールを提供することができる。
【００３５】
第３実施形態では、複数の導電板６１，６２が、くし歯状に一体に形成されるが、このような一体の形状に限定されるものではなく、各々の導電板６１，６２が、例えば導線や導電性の板材などの接続手段により電気的に接続されたものであってもよい。
【００３６】
＜第４実施形態＞
図１０は、本発明の第４実施形態に係る電池モジュール４４の収容物のＶ‐Ｖ線に沿う概略断面図、図１１は、電池モジュール４４の収容物のＶＩ‐ＶＩ線に沿う概略断面図、図１２は、本実施形態の変形例に係る電池モジュール４５の収容物のＶ‐Ｖ線に沿う概略断面図である。なお、図１〜９に示す部材と共通する部材には同一符号を使用し説明は省略する。
【００３７】
本実施形態に係る電池モジュール４４は、図１０，１１に示すように、各単電池３０の正極タブ３１及び負極タブ３２が、少なくとも１つの積層導電板７３の導電板７１および７２にそれぞれ接続され、積層導電板７３は、各々、各単電池３０の積層方向に隣接して配置される。
【００３８】
このような構成にすることで、各積層導電板７３には、１つの単電池３０の電圧のみが印加される。このため、導電性の異物が電池モジュール４４を貫通したとき、積層導電板７３内を流れる電流は、直列接続した複数の単電池３０の電圧が積層導電板７３に印加される場合に比べて少ない。従って、積層導電板７３での発熱を抑えることができ、ロアケース１２、アッパーケース１３又は電池モジュール４４周辺の制御部品への熱による影響を少なくすることができる。
【００３９】
以上のように、第４実施形態においても、取扱いの容易な電池モジュールを提供することができる。
【００４０】
また、図１２に示すように、積層導電板８４は、３枚の導電板８０，８１，８２が絶縁材８３を介して積層された構成にすることもできる。
【００４１】
この積層導電板８４の各導電板８０，８１，８２は、直列接続されている２つの単電池３０の正極タブ３１、負極タブ３２及び２つの単電池３０を接続している正極タブ３１又は負極タブ３２に接続される。
【００４２】
単電池３０毎に積層導電板７３を接続する場合、２つの単電池３０には、４枚の導電板７１，７２が接続される。これに対し、上述のような構成とすることで、３枚の導電板８０，８１，８２が、２つの単電池３０に接続され、使用される導電板７１，７２の点数を削減でき、コスト的に有利となる。
【００４３】
本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲内で種々改変することができる。例えば、上述の実施形態３，４では、全ての単電池３０と単電池３０の間に積層導電板６３，７３を配置したが、単電池３０と単電池３０の間の少なくとも１箇所に積層導電板６３，７３を配置することもできる。また、実施形態４の変形例において、積層導電板８４と積層導電板７３の導電板７１，７２，８０，８１，８２のうち、同じ電位を有する導電板７１，７２，８０，８１，８２同士を一体に形成してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明に係る電池モジュールを示す斜視図である。
【図２】電池モジュールの分解斜視図である。
【図３】本発明に係るセルユニットを示す斜視図である。
【図４】本発明に係る単電池を示す斜視図である。
【図５】本発明の第１実施形態に係るセルユニットと積層導電板のＶ‐Ｖ線に沿う断面図である。
【図６】本発明の第１実施形態に係るセルユニットと積層導電板のＶＩ‐ＶＩ線に沿う断面図である。
【図７】本発明の第２実施形態に係るセルユニットと積層導電板のＶＩ‐ＶＩ線に沿う断面図である。
【図８】本発明の第３実施形態に係るセルユニットと積層導電板のＶ‐Ｖ線に沿う断面図である。
【図９】本発明の第３実施形態に係るセルユニットと積層導電板のＶＩ‐ＶＩ線に沿う断面図である。
【図１０】本発明の第４実施形態に係るセルユニットと積層導電板のＶ‐Ｖ線に沿う断面図である。
【図１１】本発明の第４実施形態に係るセルユニットと積層導電板のＶＩ‐ＶＩ線に沿う断面図である。
【図１２】本発明の第４実施形態の変形例に係るセルユニットと積層導電板のＶ‐Ｖ線に沿う断面図である。
【符号の説明】
【００４５】
１４    正極出力端子、
１５    負極出力端子、
２０    セルユニット、
３０    単電池、
４１，５１，５２，６１，６２，７１，７２，８０，８１，８２    導電板、
４２，５３，６３，７３，８４    積層導電板。
【図１】
2008159328.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
2008159328.tif 000010
【図９】
2008159328.tif 000011
【図１０】
2008159328.tif 000012
【図１１】
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【図１２】
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