(57)【要約】【課題】本明細書は、複数のバッテリセルが配列されているバッテリモジュールに関し、バッテリモジュールに配策される電気ケーブルのノイズ対策を低コストで実現する。【解決手段】本明細書が開示するバッテリモジュール２では、複数のバッテリセル３ａ〜３ｊが配列されている。各バッテリセル３の夫々の金属製のケース１３に、断面がＣ字形状の溝１４が設けられている。隣接するバッテリセル３の溝１４がつながっており、つながっている複数の溝１４を通過するように電気ケーブル１５が配策されている。溝１４がシールドの役割を果たし、電気ケーブル１５に届く外部ノイズ磁界を低減する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のバッテリセルが配列されているバッテリモジュールであり、
複数の前記バッテリセルの夫々の金属製のケースに、断面がＣ字形状の溝が設けられており、
隣接する前記バッテリセルの前記溝がつながっており、
つながっている複数の前記溝を通過するように電気ケーブルが配策されている、
バッテリモジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数のバッテリセルが配列されているバッテリモジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
高電圧大容量のバッテリを実現する一つの技術として、複数のバッテリセルを配列したバッテリモジュールが知られている。複数のバッテリセルは直列、あるいは並列に接続されており、複数のバッテリセルがあたかもひとつのバッテリのように機能する。そのようなバッテリモジュールが例えば特許文献１、２に開示されている。
【０００３】
バッテリモジュールはあたかも一つのバッテリとして機能するが、ハードウエアとしては複数のバッテリセルを含む。そのため、複数のバッテリセルに亘って、電気ケーブルが配策されることがある。電気ケーブルは、例えば、温度センサ用の信号ケーブルであったり、冷却ブロア用の電力供給ケーブルであったりする。特許文献１のバッテリモジュールでは、複数の電圧監視線（信号線）が、複数のバッテリセルの上面に、バッテリセルの並び方向に沿って延びるように配策されている。特許文献２のバッテリモジュールでは、複数のバッテリセルの積層体がケースに収められ、そのケースに、電気ケーブルを通した筒状の電線保持部材が取り付けられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１５−０４９９３１号公報
【特許文献２】特開２０１４−２３８９３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
電気ケーブルで伝送される信号をノイズ電磁波から保護するために、電気ケーブルはシールド板、あるいはシールドチューブで覆うことが望ましい。特許文献１のバッテリモジュールの場合は、電気ケーブル（電圧監視線）を覆うシールド板が必要となる。特許文献２のバッテリモジュールでは、筒状の電線保持部材にシールド機能を持たせることが考えられる。いずれのバッテリモジュールも、シールド板（シールドチューブ）が必要であり、その分コストが嵩む。本明細書は、複数のバッテリセルが配列されているバッテリモジュールに関し、バッテリモジュールに配策される電気ケーブルのノイズ対策を低コストで実現する技術を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本明細書が開示するバッテリモジュールでは、複数のバッテリセルの夫々の金属製のケースに、断面がＣ字形状の溝が設けられている。隣接するバッテリセルの溝はつながっており。そして、つながっている複数の溝を通過するように電気ケーブルが配策されている。このバッテリモジュールでは、金属製のケースに設けた溝がシールドの機能を果たす。溝の断面をＣ字形状としたのは、溝の開口部分から侵入する電磁波の影響を低減するためである。一つには、溝の内部空間に比較して開口部がＣ字形状にすぼめられているため、溝の内部空間に侵入する電磁波の量を制限できる。また、溝の開口部分から侵入した電磁波は、Ｃ字形状の溝内面で何度も反射する。反射を繰り返すことで電磁波は弱められるとともに、溝の内部で電磁波の向きが様々な方向に分散するので相互に打消し合う。なお、「隣接するバッテリセルの溝がつながっている」とは、対向する溝端部が接している態様だけでなく、隣接するバッテリセルの間にスペーサが挟まれており隣接するバッテリセルが物理的に離れている場合には、隣接するバッテリセルの溝の端部同士が対向している場合を含む。また、ケースに設ける断面Ｃ字形状の溝は、副次的にケースの強度を高める効果も奏する。本明細書が開示する技術の詳細とさらなる改良は以下の「発明を実施するための形態」にて説明する。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】実施例のバッテリモジュールの斜視図である。
【図２】溝を含むケースの部分側面とノイズ電磁波の模式図である。
【図３】第１変形例の溝を含むケースの部分側面図である。
【図４】第２変形例のバッテリモジュールの斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
図面を参照して実施例のバッテリモジュールを説明する。図１に、バッテリモジュール２の斜視図を示す。なお、図１は、カバーを外した状態を示してある。バッテリモジュール２は、複数のバッテリセル３（３ａ〜３ｊ）を並べたものである。各バッテリセル３は、リチウムイオン電池あるいはニッケル水素バッテリであり、その出力は概ね１０ボルトである。バッテリモジュール２では、複数のバッテリセル３を直列に接続し、高電圧出力を実現している。バッテリモジュール２は、１０乃至３０個のバッテリセル３を直列に接続したものであるが、図面では、９個のみとしている。なお、バッテリセル３ａ〜３ｊのいずれか一つを区別なく示す場合には「バッテリセル３」と表記する。
【０００９】
各バッテリセル３は、扁平な直方体であり、隣接するバッテリセル３の扁平面（最大面積の側面）同士が対向するように配列されている。図示を省略しているが、隣接するバッテリセル３の間にはスペーサが配置されており、複数のバッテリセル３とスペーサは、ベルトで結束されている。
【００１０】
各バッテリセル３の上面には正極端子４ａと負極端子４ｂが備えられている。各バッテリセル３は、セルの並び方向の一方の側（例えば図中のＸ軸正方向側）で隣接するバッテリセルと正極端子４ａ同士が正極バスバ５ａで接続され、他方の側（図中のＸ軸負方向側）で隣接するバッテリセルと負極端子４ｂ同士が負極バスバ５ｂで接続されている。図中の右端のバッテリセル３ｊの正極端子４ａには、バスバ５ｃが接続されており、そのバスバ５ｃは電流センサ８を通過している。バスバ５ｃの電流センサ８より先は、不図示の他のデバイスに接続されている。図中の左端のバッテリセル３ａの負極端子４ｂは、バスバ５ｄに接続されており、そのバスバ５ｄも不図示の他のデバイスに接続されている。
【００１１】
積層されている複数のバッテリセル３の一方の端のバッテリセル３ａに温度センサ６ａが備えられており、他方の端のバッテリセル３ｊには温度センサ６ｃが備えられている。また、積層体の中央のバッテリセル３ｅには温度センサ６ｂが備えられている。また、図示を省略しているが、バッテリモジュール２は、その出力電圧（即ち、積層体の一方の端のバッテリセル３ｊの正極端子４ａと他方の端のバッテリセル３ａの負極端子４ｂの間の電圧）を計測する電圧センサも備えている。また、複数のバッテリセル３の積層方向の一方の端には、積層されたバッテリセル３を冷却するためのブロア９が備えられている。ブロア９の上には、吸気ガス（空気）の温度を計測する温度センサ１２が備えられている。複数のバッテリセルの並び方向の他方の端には、バッテリモジュール２を制御するコントローラ７が配置されている。
【００１２】
コントローラ７は、温度センサ６ａ〜６ｃ、１２の計測値に基づいてブロア９を制御する。また、コントローラ７は、温度センサ６ａ〜６ｃの計測値、電流センサ８の計測値、および、不図示の電圧センサの計測値を、上位のコントローラに転送する。コントローラ７と温度センサ６ａ〜６ｃの夫々とは、電気ケーブル１５ａで接続されており、コントローラ７と電流センサ８は電気ケーブル１５ｂで接続されており、コントローラ７とブロア９は電気ケーブル１５ｃで接続されており、コントローラ７と温度センサ１２は、電気ケーブル１５ｄで接続されている。電気ケーブル１５ａ〜１５ｄは、信号（データ）をやり取りする信号線、あるいは、電力を伝送する電力ケーブルのいずれかである。以下、電気ケーブル１５ａ〜１５ｄを、電気ケーブル１５と総称する場合がある。
【００１３】
各バッテリセル３のケース１３は金属で作られており、その側面に、断面がＣ字形状の溝１４が設けられている。なお、図１では、右端のバッテリセル３ｊにのみ、ケースを示す符号１３と溝を示す符号１４を付しており、他のバッテリセル３ａ〜３ｈには符号１３と１４を省略した。複数のバッテリセル３の溝１４は、ケース１３の同じ箇所に設けられており、また、溝１４はバッテリセル３の並び方向に延びている。図１に示されているように、隣接するバッテリセル３の溝１４は繋がっており、複数のバッテリセル３の溝１４は、全体で一続きの溝を形成している。その溝１４に、電気ケーブル１５が配策されている。なお、図１では、溝１４がよく理解できるように、その大きさを誇張して描いてある。
【００１４】
バッテリモジュール２では、隣接するバッテリセル３の間にスペーサが挟まれており、隣接するバッテリセル３は、直接には接していない。それゆえ、隣接するバッテリセル３の溝１４同士も、その端同士が接触していない。本明細書において、「隣接するバッテリセル３の溝１４同士が繋がっている」とは、隣接するバッテリセル３の溝１４の端部同士が対向しており、隣接する溝１４が一続きの溝を形成していることを意味する。
【００１５】
電流センサ８用の電気ケーブル１５ｂ、ブロア９用の電気ケーブル１５ｃ、及び、温度センサ１２用の電気ケーブル１５ｄは、バッテリセル３の並びの一方の端から他方の端まで、全てのバッテリセル３の溝１４を通過している。温度センサ６ａ〜６ｃ用の電気ケーブル１５ａは、バッテリセル３の並びの途中で溝１４から外へと配策され、温度センサ６ａ〜６ｃの夫々に接続されている。
【００１６】
金属製のケース１３に設けられた溝１４は、電気ケーブル１５を外部ノイズ電磁波から保護するシールドの役割を果たす。図２に、溝１４を含むケース１３の部分側面図と、外部ノイズ電磁波を模式的に矢印Ａ、Ｂで表した図を示す。ケース１３は金属製であり、磁界はケース１３を通過しない。溝１４は、断面がＣ字形状であり、開口部の幅Ｗ１が、内部の幅Ｗ２よりも小さくなっている。それゆえ、溝内部の幅Ｗ２と比較して、開口部を通じて溝内部に侵入するノイズ電磁波を制限することができる。図２では、ノイズ電磁波Ｂ１はケース１３の表面で反射され、ノイズ電磁波Ａ１だけが、溝１４に侵入する。また、溝１４の内表面はＣ字形状に湾曲しているため、溝１４に侵入したノイズ電磁波Ａ１は様々な方向に反射する。ノイズ電磁波は反射を繰り返すうちに減衰する。また、溝１４に侵入したノイズ電磁波は、溝１４の内部で様々な方向を向く。それゆえ、例えば図２の矢印Ａ１とＡ３のノイズ電磁波、及び、矢印Ａ２とＡ４の電磁波のように、互いに反対方向を向く電磁波は相殺する。これらの理由により、断面がＣ字形状の溝は、効果的なシールドの役割を果たす。
【００１７】
実施例の変形例を説明する。図３に、第１変形例の溝を示す。第１変形例は、バッテリセル１０３のケース１１３に、断面がほぼ半円に近いＣ字形状の溝１１４を備える。第１変形例のバッテリモジュールは、複数のバッテリセルの全てが図３の溝１１４を備えており、図１に示したバッテリモジュール２と同様に、隣接するバッテリセル１０３の溝１１４が繋がっており、その複数の溝を通過するように電気ケーブルが配策されている。この変形例では、溝１１４の開口を、金属または強磁性体で作られているシールドテープ１１６が覆っている。シールドテープ１１６が溝１１４の開口を覆うことで、溝１１４へのノイズ電磁波の侵入を完全に遮断できる。
【００１８】
図４に、第２変形例のバッテリモジュール２ａの斜視図を示す。第２変形例のバッテリモジュール２ａでは、左端のバッテリセル３ａ、並び方向の中央のバッテリセル３ｅ、及び、右端のバッテリセル３ｊに、溝１４から分岐する分岐溝２１４が設けられている。なお、バッテリセル３ａ〜３ｊの溝１４は、図１に示したバッテリセル３の溝１４と同じ形状である。分岐溝２１４は、温度センサ６ａ〜６ｃが備えられたバッテリセル３ａ、３ｅ、３ｊに設けられている。温度センサ６ａ〜６ｃ用の電気ケーブル１５ａは、分岐溝２１４を通り、温度センサ６ａ〜６ｃの夫々に接続されている。図１のバッテリモジュール２と比較し、図４のバッテリモジュール２ａでは、電気ケーブル１５ａの溝外に露出している部分が少ないので、電気ケーブル１５に対するノイズ電磁波の遮断効果が大きい。
【００１９】
分岐溝２１４も、その断面はＣ字形状であり、電気ケーブル１５ａをノイズ電磁波から保護する機能を有する。
【００２０】
実施例で説明した技術に関する留意点を述べる。電気ケーブルを通す溝１４（１１４、２１４）はケース１３の側面に設けられている。溝１４（１１４、２１４）は、副次的な作用効果として、ケース１３の強度を高める。特に、図４のバッテリモジュール２ａでは、バッテリセル３ａ、３ｅ、３ｊは、互いに直交する溝（溝１４と溝２１４）を備えており、その直交する溝が、ケース１３の側面の強度を各段に高める。
【００２１】
実施例のバッテリモジュール２（２ａ）では、電気ケーブルを通す溝１４（２１４）は、バッテリセル３のケース１３の側面に設けられている。電気ケーブルを通す溝は、ケース１３の上面あるいは底面に設けてもよい。また、一つのバッテリセルに相互に連通しない複数の溝を設け、夫々に電気ケーブルを通してもよい。また、実施例の溝はいずれも、ケース側面を平面視したときに直線的に延びているが、ケース側面を平面視したときに湾曲している溝を設けてもよい。湾曲している溝は、ケースの強度をより一層高めることに貢献する。
【００２２】
隣接するバッテリセルの溝同士が繋がっている一連の溝は、図２に示したように、開口部の幅Ｗ１が、溝内部の幅Ｗ２よりも小さいことが望ましいが、図３の変形例で示したように、半円状のＣ字形状の溝であってもよい。
【００２３】
図４のバッテリモジュール２ａでは、溝１４と分岐溝２１４のいずれもが断面がＣ字形状であった。本明細書が開示する技術は、少なくとも、隣接するバッテリセルの溝同士が繋がっている一連の溝（溝１４）の断面がＣ字形状であればよい。分岐溝２１４は、断面がＣ形状であることが望ましいが、分岐溝２１４は、その断面がＣ字形状に限られるものではない。
【００２４】
以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成し得るものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。
【符号の説明】
【００２５】
２、２ａ：バッテリモジュール
３、３ａ〜３ｊ、１０３：バッテリセル
４ａ：正極端子
４ｂ：負極端子
５ａ：正極バスバ
５ｂ：負極バスバ
５ｃ、５ｄ：バスバ
６ａ〜６ｃ、１２：温度センサ
７：コントローラ
８：電流センサ
９：ブロア
１３、１１３：ケース
１４、１１４、２１４：溝
１５、１５ａ〜１５ｄ：電気ケーブル
１１６：シールドテープ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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