(57)【要約】【課題】複数の電池モジュールを組み合わせた電池装置において、電池モジュール同士を機械的に、また電気的に結合するための構造を小形とする。【解決手段】複数の単電池２２を収容する電池モジュール１２は、長手方向が一致するよう隣接して並列配置される。各電池モジュール１２の長手方向における端面１４に対向して結合ブラケット１８が配置される。端面１４から、電極柱３４と締結ボルト３６が互いに平行に突出している。結合ブラケット１８には、電極柱３４と締結ボルト３６がそれぞれ貫通する電極柱貫通孔３８，締結ボルト貫通孔４０が設けられ、電極柱貫通孔３８の間に電極柱同士を電気的に導通するためのバスバー４２が配置されている。電極柱３４と締結ボルト３６にナット４４，４６をねじ結合して、電池モジュール１２が機械的、電気的に結合される。【選択図】図２
2016207297.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の電池を収容し、長手方向が一致するよう隣接して並列配置された複数の電池モジュールと、
隣接する電池モジュールの、同じ方向を向いて並んで位置する結合面に対向して配置される結合部材と、
を有し、
電池モジュールの結合面には、電極柱と締結ボルトが互いに平行に突出して設けられ、
結合部材には、電極柱と締結ボルトがそれぞれ貫通する貫通孔が設けられ、電極柱が貫通する貫通孔間に電極柱同士を電気的に導通するためのバスバーが設けられ、
貫通孔を貫通した締結ボルトに締結ナットをねじ結合することにより対応する電池モジュールが結合された、
電池装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の電池モジュールを有する電池装置に関し、特に電池モジュール同士の結合構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
下記特許文献１には、複数の単電池を収容する細長の組電池が示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１４−１１０１３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
複数の電池を収容した電池モジュールを、複数組み合わせて電池装置を構成する場合がある。電池モジュール同士を機械的に、また電気的に結合する小形化された結合構造が求められている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明に係る電池装置は、複数の電池を収容し、長手方向を有する複数の電池モジュールを有する。電池装置は、隣接する電池モジュールの、同じ方向を向いて並んで位置する側面に対向して配置されて対応する電池モジュール同士を結合する結合部材を有する。結合部材が対向する前記の側面を、電池モジュール同士の結合に関与する側面の意味で結合面と記す。結合面には、電極柱と締結ボルトが当該結合面から突出して設けられている。電極柱と締結ボルトは互いに平行に配置されている。また、結合部材には、電極柱と締結ボルトにそれぞれ対応して貫通孔が設けられている。さらに、結合部材には、電極柱が貫通する貫通孔の間に、これらの電極柱同士を電気的に導通するためのバスバーが設けられている。貫通孔を貫通した締結ボルトに締結ナットをねじ結合することにより結合部材が対応する電池モジュールに締結されて、これらの電池モジュールが結合される。
【０００６】
電極柱と締結ボルトが設けられた結合面を長手方向における端面とすることができ、結合部材は、全ての電池モジュールの結合端面に対向するようにできる。
【０００７】
結合部材には、締結ボルトが貫通する貫通孔が延びる方向と交差する方向に延びる貫通孔を設けることができ、この貫通孔を貫通する固定ボルトにより、電池フレームに複数の電池モジュールを固定するようにできる。
【０００８】
結合部材には、貫通した電極柱の突出量よりも大きく突出した部分を設けることができる。
【発明の効果】
【０００９】
電池モジュール同士の機械的な結合と電気的な結合を共通の部材である結合部材により為すことで、構造が簡略化され装置が小形化される。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明に係る電池装置の概略構成を示す図である。
【図２】本発明に係る電池装置の、一部を分解して示した概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施形態を図面に従って説明する。図１および図２は、電池装置１０の概略構成を示す図である。図１は、一部の内部構造を示した外観斜視図、図２は、一部の構成を分解して示す分解斜視図である。
【００１２】
電池装置１０は、電気自動車やハイブリッド自動車等に搭載され、駆動用電動機の電源となる。電池装置１０は、複数の電池モジュール１２を組み合わせて形成される電池パック１３を含む。この電池装置１０の電池パック１３は、４個の電池モジュール１２から構成される。各電池モジュール１２は同じ構造を有する。電池モジュール１２は、長手方向を有する外形を有し、例えば略直方体、または角柱形状とすることができる。以下の説明では、直方体の電池モジュール１２を取り上げて説明する。また、電池モジュール１２の長手方向の端面を端面１４と記し、両端面を結ぶ面を側面１６と記す。
【００１３】
各電池モジュール１２は長手方向が一致するように互いに隣接され、並列配置されている。この配置により、全ての電池モジュール１２の長手方向における一方の端面１４が同一平面内に位置する。これらの端面１４は同じ方向を向き、また互いに並んで位置している。図中の手前側の端面１４は手前を向き、左右、上下に並んで位置している。奥側の端面１４についても同様である。両端面１４の構造は同一であるので、以下では手前側の端面１４についてのみ説明する。
【００１４】
電池装置１０は、電池モジュールの両端面１４のそれぞれに対向して、電池モジュール１２同士を結合する部材である結合ブラケット１８を有する。二つの結合ブラケット１８の構造は同一であるので、以下では、手前側の結合ブラケット１８についてのみ説明する。さらに、電池装置１０は、組み合わせられた電池モジュール１２と結合ブラケット１８を搭載する電池フレーム２０を有する。
【００１５】
電池モジュール１２は、内部に複数の単電池２２を収容している。電池モジュール１２は、単電池２２を収容するケース（２４，２６，２８）と、ケース内で単電池２２を保持する電池ホルダ３０を有する。ケースは、側方を囲むケース本体２４と、ケース本体２４の上下をそれぞれ覆う蓋２６およびトレイ２８を有する。ケース本体２４の上下の開口を蓋２６およびトレイ２８で覆うことにより、密閉された内部空間が形成される。電池ホルダ３０には、単電池２２の形状に合わせた収容孔３２が形成されている。この実施形態の単電池２２は円柱形状であり、これに合わせて収容孔３２は円筒形状となっている。収容孔３２の内壁は単電池２２の側面に接触しており、電池ホルダ３０は単電池２２が発熱すると、これを吸熱し、単電池２２の温度上昇を抑制している。
【００１６】
電池モジュール１２は、各単電池２２の電極を接続するバスバー（不図示）を有し、このバスバーは、電池モジュール１２の端面１４から突出する電極柱３４に接続されている。電極柱３４の先端には雄ねじが形成されている。電極柱３４は、一つの電池モジュール１２の両端面１４のそれぞれに設けられている。さらに、二つの端面１４のそれぞれに、電池モジュール１２同士を結合するための、先端に雄ねじが形成された締結ボルト３６が設けられている。電極柱３４と締結ボルト３６は、端面１４から同じ方向に突出し、互いに平行となっている。この電極柱３４と締結ボルト３６が延びる方向は、単電池２２の円柱の軸線と直交する方向である。この電池装置１０においては、図において左右に隣接する二つの電池モジュール１２の電極柱３４と締結ボルト３６が一つの直線上に配置され、内側に電極柱３４、外側に締結ボルト３６が位置する。
【００１７】
結合ブラケット１８には、電極柱３４および締結ボルト３６のそれぞれに対応して貫通孔３８，４０が設けられている。電極柱３４が貫通する貫通孔を電極柱貫通孔３８と記し、締結ボルト３６が貫通する貫通孔を締結ボルト貫通孔４０と記す。さらに、結合ブラケット１８には、２個の電極柱貫通孔３８の間に、対応する電極柱３４を電気的に導通するためのバスバー４２が設けられている。電極柱貫通孔３８を貫通した電極柱３４には、ナット４４がねじ結合され、電極柱３４とバスバー４２が導通する。また、締結ボルト貫通孔４０を貫通した締結ボルト３６には、ナット４６がねじ結合され、電池モジュール１２と結合ブラケット１８が結合される。また、電極柱３４も電池モジュール１２と結合ブラケット１８の結合に寄与する。各電池モジュール１２が共通の結合ブラケット１８に結合されることにより、電池モジュール１２同士が結合される。
【００１８】
結合ブラケット１８には、電池モジュール１２の長手方向に直交する方向に貫通孔５０が形成されている。この貫通孔５０を、電池パック１３を電池フレーム２０に固定するための固定ボルト５２が貫通する。以下、貫通孔５０を固定ボルト貫通孔５０と記す。電池フレーム２０には、固定ボルト貫通孔５０に対応してねじ穴５４が設けられている。固定ボルト貫通孔５０に挿入されて貫通した固定ボルト５２がねじ穴５４にねじ結合されて、結合ブラケット１８が電池フレーム２０に固定される。これにより、結合ブラケット１８を介して、電池パック１３が電池フレーム２０に固定される。
【００１９】
結合ブラケット１８は概略板形状であり、その板厚方向に沿って電極柱貫通孔３８および締結ボルト貫通孔４０が延びている。また、板厚方向に直交する方向、つまり板面に沿う方向に固定ボルト貫通孔５０が延びている。この電池装置１０においては、固定ボルト貫通孔５０の延びる方向と、単電池２２の中心線の方向が一致している。固定ボルト５２は、電池装置１０の図中の上下方向の寸法とほぼ同じ長さを有する。このため、この電池装置１０を搭載した自動車が衝突した際において、上方からの外力を受けて電池パック１３、特に単電池２２に加わる力を抑制する。
【００２０】
結合ブラケット１８は、断面が、両側の縁が厚く、その間が薄い凹形状であってよい。両側の板厚が厚い部分を板厚部５６、その間の薄い部分を板薄部５８と記す。電極柱貫通孔３８および締結ボルト貫通孔４０は、板薄部５８に設けられている。また、固定ボルト貫通孔５０は、板厚部５６に設けることができる。電極柱３４と締結ボルト３６の、結合ブラケット１８からの突出量およびナット４４，４６の厚さは、板厚部５６と板薄部５８の段差の寸法より小さい。言い換えれば、電極柱３４および締結ボルト３６の先端より板厚部５６が突出している。このため、外部の構造体等が、電池装置１０の図中の手前側または奥側から衝突したとき、まず板厚部５６にぶつかる。これにより、電極柱３４および締結ボルト３６に外部の構造体がぶつかることを抑制し、電池モジュール１２を保護することができる。
【００２１】
バスバー４２は、図において左右方向に延びて、左右に並んだ電極柱３４を接続しているが、上下方向に延びて上下の電極柱を接続するようにしてもよい。手前の結合ブラケット１８において、バスバー４２が左右方向に延びるようにし、一方、奥の結合ブラケット１８においては、バスバーが上下方向に延びるようにすることもできる。バスバーの配置は、電池モジュール同士の、直列接続や並列接続などの電気的な接続態様に応じて適宜定めることができる。
【００２２】
電池モジュール１２の側面１６に電極柱および締結ボルトが設けられた場合、この側面１６が、同じ方向を向き、かつ並んで位置するように電池モジュール１２を配置し、これらの側面に対して結合ブラケットを対向して配置する。この場合、４個の電池モジュール１２に共通する１個の結合ブラケットを設けることはできないため、個々に対応する。
【００２３】
結合ブラケット１８を用いることにより、隣り合う電池モジュール１２同士の機械的な結合と、電気的な接続を一つの部材で達成することができ、簡易な構成となる。さらに、結合ブラケット１８は、電池パック１３を電池フレーム２０に対して固定するのにも寄与する。
【符号の説明】
【００２４】
１０  電池装置、１２  電池モジュール、１３  電池パック、１４  端面（結合面）、１６  側面、１８  結合ブラケット、２０  電池フレーム、２２  単電池、２４  ケース本体、２６  蓋、２８  トレイ、３０  電池ホルダ、３２  収容孔、３４  電極柱、３６  締結ボルト、３８  電極柱貫通孔、４０  締結ボルト貫通孔、４２  バスバー、４４，４６  ナット、５０  固定ボルト貫通孔、５２  固定ボルト、５４  ねじ穴、５６  板厚部、５８  板薄部。
【図１】
2016207297.tif 000003
【図２】
2016207297.tif 000004