(57)【要約】【課題】振動に対する強度の向上と組み付け公差による変形の緩和とを図ることができる電池モジュールを提供すること。【解決手段】上面に各電池セルの電極を備える組電池と、組電池の上面に配置された基板と、電極と基板とを接続する複数のバスバーとを備え、複数のバスバーの各々は、電極に接続されるバスバー部と、基板とバスバー部とを接続するリード部とを有し、複数のバスバーは、リード部の太さが異なる２種類以上のバスバーを含むことを特徴とする、電池モジュールが提供される。【選択図】図２
2016062840.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
上面に各電池セルの電極を備える組電池と、
前記組電池の上面に配置された基板と、
前記電極と前記基板とを接続する複数のバスバーと
を備え、
前記複数のバスバーの各々は、前記電極に接続されるバスバー部と、前記基板と前記バスバー部とを接続するリード部とを有し、
前記複数のバスバーは、前記リード部の太さが異なる２種類以上のバスバーを含むことを特徴とする、
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】
従来、組電池の上面に基板を配置し、組電池を構成する各電池セルに締結されたバスバーのリード部を介して基板に電位を伝えることで、各電池セルの状態を監視する電池モジュールが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
特許文献１では、組電池と基板との間のリード部に曲折部を設けることで、高さ方向の相対的な変位を吸収することが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１４−１３７２２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載の技術では、電池モジュール全体が振動した場合に、共振によりリード部が破断するという問題が生じるおそれがある。
【０００６】
そこで、本発明の一つの案では、振動に対する強度の向上と組み付け公差による変形の緩和とを図ることができる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】
一つの案では、上面に各電池セルの電極を備える組電池と、前記組電池の上面に配置された基板と、前記電極と前記基板とを接続する複数のバスバーとを備え、前記複数のバスバーの各々は、前記電極に接続されるバスバー部と、前記基板と前記バスバー部とを接続するリード部とを有し、前記複数のバスバーは、前記リード部の太さが異なる２種類以上のバスバーを含むことを特徴とする、電池モジュールが提供される。
【発明の効果】
【０００８】
一態様によれば、振動に対する強度の向上と組み付け公差による変形の緩和とを図ることができる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】
【０００９】
【図１】本発明の一実施形態に係る電池モジュールの概略構成図。
【図２】本発明の一実施形態に係る電池モジュールのバスバーを説明するための図。
【図３】組み付け公差による変形が発生したときの状態の一例を説明するための図。
【図４】本発明の一実施形態に係る電池モジュールの作用・効果を説明するための図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の実施形態について添付の図面を参照しながら説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複した説明を省く。
【００１１】
まず、本発明の一実施形態に係る電池モジュールの概略構成について説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る電池モジュールの一例の概略構成図である。
【００１２】
電池モジュールは、図１に示すように、組電池１０、バスバー２０、排煙ダクト３０、基板４０及び電池監視手段５０を備える。
【００１３】
組電池１０は、例えば複数の電池セル１１がセパレータ１２を介して、図１のＸ方向に沿って一方向に配列（積層）された構成を有する。
【００１４】
電池セル１１は、例えば図１のＹ方向を長手方向とする直方体形状を有する。電池セル１１の上面の長手方向の両端部近傍には、一対の電極としての電極端子１３が突出するように設けられている。一対の電極端子１３は、例えば電池セル１１の正電極端子及び負電極端子である。また、組電池１０を構成する隣接する電池セル１１は、例えば正電極端子と負電極端子の位置が逆向きとなるように配置されている。電池セル１１の種類としては、例えばニッケル水素電池、リチウムイオン電池等が挙げられるが、本発明はこの点において限定されるものではない。
【００１５】
セパレータ１２は、互いに隣接する電池セル１１の間に配置されて、隣接する電池セル１１を一定の間隔に保持する。また、セパレータ１２と電池セル１１との間には、空間が形成されている。そして、空間には、例えば空気等の冷却媒体が送風されることにより、電池セル１１が冷却される。セパレータ１２としては、例えばプラスチック等の絶縁部材を成形したもの等が挙げられるが、本発明はこの点において限定されるものではない。
【００１６】
バスバー２０は、電池セル１１の電極端子１３と基板４０とを接続する。なお、バスバー２０については後述する。
【００１７】
排煙ダクト３０は、組電池１０の上面に配置され、組電池１０を構成する電池セル１１の積層方向に延在するように配置されている。排煙ダクト３０には、例えば図示しない送風手段によって、冷却媒体が強制送風される。このため、排煙ダクト３０中を流れる冷却媒体によって電池セル１１が冷却される。
【００１８】
基板４０は、組電池１０の上面に排煙ダクト３０を介して配置される。基板４０には、バスバー２０が接続される貫通孔が形成されている。また、基板４０には、電池監視手段５０等の電子部品が実装されている。そして、バスバー２０と電池監視手段５０とは、基板４０上において、例えば基板４０に形成された配線パターンを介して電気的に接続されている。基板４０としては、例えば配線パターンが設けられた樹脂基板等が挙げられるが、本発明はこの点において限定されるものではない。
【００１９】
電池監視手段５０は、基板４０に実装され、基板４０に形成された配線パターンを介してバスバー２０と接続されている。そして、電池監視手段５０は、バスバー２０を介して検出される電池セル１１の電極端子１３の電位に基づいて、電池セル１１の電圧を算出する。電圧の算出方法としては、例えば検出された電池セル１１の正電極端子の電位から負電極端子の電位を減算することにより、電池セル１１の電圧を算出する方法等が挙げられるが、本発明はこの点において限定されるものではない。電池監視手段５０としては、例えば監視ＥＣＵ（Electronic Control Unit）等が挙げられるが、本発明はこの点において限定されるものではない。
【００２０】
次に、本発明の一実施形態に係る電池モジュールのバスバー２０の構成の詳細について、図２を参照しながら説明する。図２は、本発明の一実施形態に係る電池モジュールのバスバーを説明するための図である。より具体的には、図２は、図１における基板に接続された複数のバスバーを詳細に示した図である。
【００２１】
図２に示すように、基板４０には、複数の第１のバスバー２１と、複数の第２のバスバー２２とが接続されている。
【００２２】
第１のバスバー２１は、第１のバスバー部２１１と第１のリード部２１２とを有する。
【００２３】
第１のバスバー部２１１は、隣接する電池セル１１の電極端子１３に挿通可能な２つの挿通孔２１１ｈを有する。そして、隣接する電池セル１１の電極端子１３が第１のバスバー部２１１に形成された挿通孔２１１ｈに挿通され、締付けナット、溶接等で固定される。これにより、第１のバスバー部２１１が電極端子１３に締結され、隣接する電池セル１１が電気的に直列又は並列に接続される。挿通孔２１１ｈの形状としては、電極端子１３が挿通可能であれば特に限定されないが、組電池１０を構成する各電池セル１１の積層方向（図２のＸ方向）の位置にずれがある場合でも挿通することが容易であるという観点から、電池セル１１の積層方向を長辺又は長径とする長穴形状であることが好ましく、例えば長方形、角丸長方形、楕円形であることが好ましい。
【００２４】
第１のリード部２１２は、第１のバスバー部２１１から延在し、第１のバスバー部２１１と基板４０とを接続する。すなわち、第１のリード部２１２の一端は第１のバスバー部２１１と接続されており、他端は基板４０に設けられた貫通孔に挿通され、基板４０と接合されている。また、第１のリード部２１２は、第１の太さを有する断面四角形状、断面円形状、断面楕円状等の棒状の金属体をＬ状に屈曲させた形状を有する。
【００２５】
第２のバスバー２２は、第２のバスバー部２２１と第２のリード部２２２とを有する。
【００２６】
第２のバスバー部２２１は、第１のバスバー部２１１と同様の構成とすることができ、隣接する電池セル１１の電極端子１３に挿通可能な２つの挿通孔２２１ｈを有する。そして、隣接する電池セル１１の電極端子１３が第２のバスバー部２２１に形成された挿通孔２２１ｈに挿通され、締付けナット、溶接等で固定される。これにより、第２のバスバー部２２１は電極端子１３に締結され、隣接する電池セル１１が電気的に直列又は並列に接続される。挿通孔２２１ｈの形状としては、電極端子１３が挿通可能であれば特に限定されないが、組電池１０を構成する各電池セル１１の積層方向の位置にずれがある場合でも挿通することが容易であるという観点から、電池セル１１の積層方向を長辺又は長径とする長穴形状であることが好ましく、例えば長方形、角丸長方形、楕円形であることが好ましい。
【００２７】
第２のリード部２２２は、第２のバスバー部２２１から延在し、第２のバスバー部２２１と基板４０とを接続する。すなわち、第２のリード部２２２の一端は第２のバスバー部２２１と接続されており、他端は基板４０に設けられた貫通孔に挿通され、基板４０と接合されている。また、第２のリード部２２２は、第１のリード部２１２よりも剛性の高い、例えば第１の太さよりも太い第２の太さを有する断面四角形状、断面円形状、断面楕円状等の棒状の金属体をＬ状に屈曲させた形状を有する。
【００２８】
複数の第１のバスバー２１及び第２のバスバー２２が基板４０に接続される位置としては、本発明においては特に限定されるものではない。例えば少なくとも基板４０の四隅近傍に形成された貫通孔に第２のバスバー２２が接続されている構成、第１のバスバー２１と第２のバスバー２２とが交互に配置されている構成とすることができる。しかしながら、振動に対する強度が特に向上するという観点から、少なくとも基板４０の四隅近傍に形成された貫通孔に第２のバスバー２２が接続されていることが好ましい。
【００２９】
なお、図２に示す例では、複数のバスバー２０の構成として、リード部の太さが異なる２種類のバスバー（第１のバスバー２１及び第２のバスバー２２）からなる構成について説明したが、本発明はこの点において限定されるものではない。複数のバスバー２０の構成としては、２種類以上の太さの異なるバスバーからなる構成であればよく、例えば太さが異なる３種類以上のバスバーからなる構成であってもよい。
【００３０】
次に、本発明の一実施形態に係る電池モジュールの作用・効果について、図３及び図４を参照しながら説明する。図３は、組み付け公差による変形が発生したときの状態の一例を説明するための図である。より具体的には、図３は、電池モジュールを構成する各電池セルの長手方向から電池モジュールを見たときの図であり、電池セルの組み付け公差により、基板が変形している状態を示した図である。図４は、本発明の一実施形態に係る電池モジュールの作用・効果を説明するための図である。
【００３１】
まず、基板４０が組電池１０の上面に配置されたときの各電池セル１１と基板４０との接合状態について説明する。
【００３２】
基板４０を組電池１０の上面に配置する場合、基板４０に接続された複数のバスバー２０の各々を組電池１０を構成する各電池セル１１の電極端子１３に締結する。このとき、図３に示すように、各電池セル１１の高さ方向（図３のＺ方向）の組み付け公差（例えば±０．８ｍｍ）により、隣接する電池セル１１の電極端子１３の高さ方向の位置にずれが生じることがある。このため、バスバー２０を介して基板４０に歪みが発生し、バスバー２０と基板４０との接合部Ｊの亀裂や破断、基板４０に形成された配線パターンの断線、基板４０に搭載された電子部品の破損等の問題を引き起こすることがある。
【００３３】
しかしながら、本発明の一実施形態に係る電池モジュールでは、図２に示すように、第１の太さの第１のリード部２１２を有する第１のバスバー２１と、第１の太さよりも太い第２の太さの第２のリード部２２２を有する第２のバスバー２２とが基板４０に接続されている。このため、各電池セル１１の高さ方向の組み付け公差により、隣接する電池セル１１の電極端子１３の高さ方向の位置にずれが生じた場合であっても、図４に示すように、太さの細い第１のリード部２１２が柔軟に変形し、高さ方向の変位を吸収することができる。結果として、基板４０に加わる歪みを低減することができる。
【００３４】
また、組電池１０の上面にバスバー２０を介して基板４０が接続された電池モジュールに振動が加わった場合、リード部の剛性が低い（共振周波数が低い）と、共振現象による荷重がリード部に加わり、リード部の亀裂、破断等の問題を引き起こすことがある。
【００３５】
しかしながら、本発明の一実施形態に係る電池モジュールでは、図２に示すように、第１の太さの第１のリード部２１２を有する第１のバスバー２１と、第１の太さよりも太い第２の太さの第２のリード部２２２を有する第２のバスバー２２とが基板４０に接続されている。このため、電池モジュール全体に振動が加わった場合であっても、太さの太い第２のリード部２２２が共振周波数を高めることで共振現象の発生を抑制することができる。結果として、電池モジュールの振動に対する強度の向上を図ることができ、リード部に亀裂、破断等が生じるのを抑制することができる。
【００３６】
以上に説明したように、本発明の一実施形態に係る電池モジュールは、上面に各電池セルの電極を備える組電池と、組電池の上面に配置された基板と、電極と基板とを接続する複数のバスバーとを備える。また、複数のバスバーの各々は、電極に接続されるバスバー部と、基板とバスバー部とを接続するリード部とを有し、複数のバスバーは、リード部の太さが異なる２種類以上のバスバーを含む。このため、振動に対する強度の向上と組み付け公差による変形の緩和とを図ることができる。
【００３７】
以上、電池モジュールを実施形態により説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内で種々の変形及び改良が可能である。
【符号の説明】
【００３８】
１０    組電池
１１    電池セル
１３    電極端子
４０    基板
２０    バスバー
２１    第１のバスバー
２１１  第１のバスバー部
２１２  第１のリード部
２２    第２のバスバー
２２１  第２のバスバー部
２２２  第２のリード部
【図１】
2016062840.tif 000003
【図２】
2016062840.tif 000004
【図３】
2016062840.tif 000005
【図４】
2016062840.tif 000006