(57)【要約】【課題】簡単かつ迅速に組み付けることができる電池モジュールのキャリーケースを提供する。【解決手段】複数個の電池セル19を正極タブ29aと負極タブ29bとが交互に重なるように底板部40に積層し、かつ積層方向に隣り合う電池セル19の各々の一端側の正極タブ29aと負極タブ29bとが電気的に順次接続するように直列に繋げる。底板部40に立設された第１移動規制部42により、各電池セル19の上方からの挿入を許容するとともに、各電池セル19を挿入状態で水平方向に移動規制する。絶縁プレート33を積層方向に隣り合う電池セル19の各々の他端側の正極タブ29aと負極タブ29bとの間に介在させる。この際、底板部40に立設された第２移動規制部44により、絶縁プレート33の上方からの挿入を許容するとともに、絶縁プレート33を挿入状態で水平方向に移動規制する。【選択図】図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
発電要素が外装材で封止された偏平な矩形板状の電池セル本体を備え、該電池セル本体の一端から＋電極の正極タブが外側方に突出するとともに、他端から−電極の負極タブが外側方に突出してなる複数個の電池セルを積層して載置する底板部と、
該底板部に立設され、上記各電池セルの上方からの挿入を許容するとともに、各電池セルを挿入状態で水平方向に移動規制する第１移動規制部と、
上記底板部に立設され、絶縁プレートの上方からの挿入を許容するとともに、該絶縁プレートを挿入状態で水平方向に移動規制する第２移動規制部とを備え、
上記各電池セルを正極タブと負極タブとが交互に重なるように上記底板部に積層して載置し、かつ積層方向に隣り合う電池セルの各々の一端側の正極タブと負極タブとが電気的に順次接続するように直列に繋げ、上記絶縁プレートを非接続側の正極タブと負極タブとの間に正極タブ及び負極タブと少なくとも重なる範囲で位置するように積層方向に隣り合う電池セルの各々の他端側の正極タブと負極タブとの間に介在させ、上記各電池セル及び各絶縁プレートが上記第１及び第２移動規制部により位置ずれしないように整列保持されて電池モジュールを構成していることを特徴とする電池モジュールのキャリーケース。
【請求項２】
請求項１に記載の電池モジュールのキャリーケースにおいて、
第１移動規制部は、各電池セルの電池セル本体が側方に露出するように底板部の四隅に立設されていることを特徴とする電池モジュールのキャリーケース。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の電池モジュールのキャリーケースにおいて、
第１移動規制部と第２移動規制部は、一体に連続していることを特徴とする電池モジュールのキャリーケース。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の電池モジュールのキャリーケースにおいて、
絶縁プレートと第１移動規制部との間には、電池セルの電圧を検出するための検電用ハーネスを保持するハーネス保持部が設けられていることを特徴とする電池モジュールのキャリーケース。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、複数個の電池セルを正極タブと負極タブとが交互に重なるように積層して直列に繋げた電池モジュールのキャリーケースの改良に関し、特に組付け対策に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、偏平な矩形板状の電池セル本体の一端から正極タブが、他端から負極タブがそれぞれ外側方に突出してなる電池セルを複数個上下に積層して互いに電気的に接続するとともに、複数個の絶縁プレートにスリーブを串刺し状に貫挿してこれら絶縁プレートを上下に隣り合う電極タブ間に介在させ、これらをアッパーケースとロアケースとからなるケース内に収容して上記スリーブにケースの外からボルトを螺合することにより組み付けられた電池モジュールが開示されている。
【０００３】
このように構成された電池モジュールは、複数個電気的に接続されて収容ケース内に収容されてバッテリーパックを構成し、例えば、ハイブリッド自動車や燃料電池車等に搭載されて使用される。
【特許文献１】特開２００６−２１０３１２号公報（段落００１３欄〜段落００１６欄、図２、図４）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、上記の特許文献１では、複数個の絶縁プレートをスリーブの貫挿により位置決めしているため、組付工程が煩雑化する。また、組付け時、絶縁プレートはスリーブの貫挿により位置決めされるものの、電池セルは単に上下に積層しているだけであるため、位置ずれするおそれがあり、組付作業性が低下する。
【０００５】
この発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、簡単かつ迅速に組み付けることができる電池モジュールのキャリーケースを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の目的を達成するため、この発明は、電池セルと絶縁プレートとを共通の整列手段で位置ずれないように整列保持したことを特徴とし、具体的には、次のような解決手段を講じた。
【０００７】
すなわち、請求項１に記載の発明は、発電要素が外装材で封止された偏平な矩形板状の電池セル本体を備え、該電池セル本体の一端から＋電極の正極タブが外側方に突出するとともに、他端から−電極の負極タブが外側方に突出してなる複数個の電池セルを積層して載置する底板部と、該底板部に立設され、上記各電池セルの上方からの挿入を許容するとともに、各電池セルを挿入状態で水平方向に移動規制する第１移動規制部と、上記底板部に立設され、絶縁プレートの上方からの挿入を許容するとともに、該絶縁プレートを挿入状態で水平方向に移動規制する第２移動規制部とを備え、上記各電池セルを正極タブと負極タブとが交互に重なるように上記底板部に積層して載置し、かつ積層方向に隣り合う電池セルの各々の一端側の正極タブと負極タブとが電気的に順次接続するように直列に繋げ、上記絶縁プレートを非接続側の正極タブと負極タブとの間に正極タブ及び負極タブと少なくとも重なる範囲で位置するように積層方向に隣り合う電池セルの各々の他端側の正極タブと負極タブとの間に介在させ、上記各電池セル及び各絶縁プレートが上記第１及び第２移動規制部により位置ずれしないように整列保持されて電池モジュールを構成していることを特徴とする。
【０００８】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、第１移動規制部は、各電池セルの電池セル本体が側方に露出するように底板部の四隅に立設されていることを特徴とする。
【０００９】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の発明において、第１移動規制部と第２移動規制部は、一体に連続していることを特徴とする。
【００１０】
請求項４に記載の発明は、請求項１〜３のいずれか１項に記載の発明において、絶縁プレートと第１移動規制部との間には、電池セルの電圧を検出するための検電用ハーネスを保持するハーネス保持部が設けられていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
請求項１に係る発明によれば、複数個の電池セルは、第１移動規制部に上方から挿入するだけで整列保持されて底板部に積層され、位置ずれしない。同様に、複数個の絶縁プレートも、第２移動規制部に上方から挿入するだけで積層方向に隣り合う電池セルの正極タブと他方の負極タブとの間に整列保持され、位置ずれしない。
【００１２】
したがって、複数個の電池セル及び絶縁プレートを簡単かつ迅速に位置ずれしないように積層して組み付けることができる。
【００１３】
請求項２に係る発明によれば、第１移動規制部が底板部の四隅にそれぞれ距離を隔てて立設されているため、底板部の一辺全体に亘って立設されている場合に比べてキャリーケースの軽量化が図れる。また、各電池セルの電池セル本体側方が第１移動規制部で覆われずに露出しているため、電池セルを効率良く冷却することができる。
【００１４】
請求項３に係る発明によれば、第１移動規制部と第２移動規制部とが互いに補強しあって全体として剛性が向上する。したがって、第１及び第２移動規制部を小さくしても剛性が確保されるため、より軽量化が図れる。
【００１５】
請求項４に係る発明によれば、検電用ハーネスを保持するハーネス保持部が絶縁プレートと第１移動規制部との間に設けられているため、検電用ハーネスの保持が簡単かつ迅速にでき、また、別途にハーネス保持部を設ける場合に比べて部品点数を低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、この発明の実施形態について図面に基づいて説明する。
【００１７】
図１及び図２はバッテリーパックＰを示す。該バッテリーパックＰは、例えば、ハイブリッド自動車や燃料電池車等の座席下方の床下に搭載されて使用されるが、これに限らず、他の乗物に搭載されるものであってもよく、乗物用でなくても適用することができる。
【００１８】
上記バッテリーパックＰは、矩形箱状の樹脂製収容ケース１と、該収容ケース１内に収容された６個の電池モジュールＭとを備えている。
【００１９】
上記収容ケース１は、矩形板状のベース部材３と、該ベース部材３を上方から覆って内部に上記各電池モジュールＭを収容する矩形浅皿状のカバー部材５とからなる。
【００２０】
上記ベース部材３には、図４に示すように、２枚の遮断壁７が前後２列の電池モジュールＭ列に跨って隣り合う電池モジュールＭ間に立ちはだかるように立設されているとともに、一端側には仕切壁９がスイッチボックス１１（図２参照）とその隣の電池モジュールＭとの間に立ちはだかるように立設されている。さらに、上記ベース部材３の外周縁及び各電池モジュールＭの載置部周りには、上記各電池モジュールＭ及びカバー部材５を固定するためのボルト挿通孔３ｂが複数個形成されている。
【００２１】
上記カバー部材５は、碁盤目状に配列されたリブ１３ａを有する天板１３と、該天板１３の外周縁に一体に形成された４面の側板１５とで構成され、一方の長辺側の側板１５には、収容ケース１の内部に温調風を導入する導入窓１７が電池モジュールＭ列の隣り合う電池モジュールＭ間、上記仕切壁９近傍及び一方の短辺側近傍に対応する６箇所に形成されている。また、上記側板１５には、ボルト挿通孔１５ａが上記ベース部材３のボルト挿通孔３ｂに対応して複数個形成されている。なお、図示しないが、収容ケース１の内部は、図外のブロワが配管により接続されていて、該ブロワの作動により収容ケース１の内部から温調風を導出するようにしている。
【００２２】
一方、上記各電池モジュールＭは、図３、図５〜図７に示すように、上下に積層された複数個の電池セル１９と、後述する複数個の樹脂製絶縁プレート３３と、これら電池セル１９及び絶縁プレート３３を整列保持する本実施形態に係るキャリーケース２２とを備えている。
【００２３】
上記各電池セル１９は、例えば充放電可能なリチウムイオン二次電池等であり、発電要素（図示せず）が外装材で封止された偏平な矩形板状の電池セル本体２３を備え、該電池セル本体２３は、上記発電要素を封止する封止部２５と、該封止部２５の外側方に全周に亘って張り出す張出部２７とからなる。上記電池セル本体２３の封止部２５の一端には、＋電極の正極タブ２９ａが外側方に突出するように一体に形成されているとともに、他端には−電極の負極タブ２９ｂが外側方に突出するように一体に形成されている。以下、説明の都合上、これら正極タブ２９ａ及び負極タブ２９ｂを「電極タブ」と言うことがある。上記複数個の電池セル１９は、上記正極タブ２９ａと負極タブ２９ｂとが交互に重なるように積層され、かつ積層方向に隣り合う電池セル１９の各々の一端側の正極タブ２９ａと負極タブ２９ｂとが電気的に順次接続するように超音波溶着治具２４（図１０参照）を用いて溶着されて直列に繋げられている。
【００２４】
一方、上記絶縁プレート３３の基端には、図８にも示すように、線状膨出部３４が幅方向全体に亘って一体に形成されている。また、上記絶縁プレート３３の両側端には、略Ｌ字状のガイド溝３６ａを有するガイド部３６がそれぞれ一体に形成されているとともに、該ガイド部３６の一方には、さらにＬ字状の枠部３８が上記ガイド部３６とでＵ字状の凹所３８ａを有するように一体に形成されている。
【００２５】
また、上記キャリーケース２２は、複数個の電池セル１９を積層して載置する矩形状の底板部４０を備えている。該底板部４０の四隅には、平面視略Ｌ字状の板状第１移動規制部４２がそれぞれ一体に立設され、これら第１移動規制部４２により、上記各電池セル１９の上方からの挿入を許容するとともに、各電池セル１９を挿入状態で水平方向に移動規制するようにしている。また、この挿入状態で、各電池セル１９の電池セル本体２３が側方に露出するとともに、正極タブ２９ａ及び負極タブ２９ｂが外側方に突出している。
【００２６】
また、上記底板部４０の四隅近傍には、平面視略Ｌ字状の板状第２移動規制部４４が上記第１移動規制部４２と連続するようにそれぞれ一体に立設され、これら第２移動規制部４４により、上記各絶縁プレート３３の上方からの挿入を許容するとともに、該各絶縁プレート３３を挿入状態で水平方向に移動規制するようにしている。つまり、絶縁プレート３３を短辺側で隣り合う第２移動規制部４４上方に配置して、ガイド部３６のガイド溝３６ａに第２移動規制部４４を挿入することで絶縁プレート３３を水平方向に移動規制するようにしている。そして、この挿入状態で、上記枠部３８及びガイド部３６が第１移動規制部４２に接近してガイド溝３６ａの開放側が第１移動規制部４２に対面し、両者間に電池セル１９の電圧を検出するために電極タブに接続された検電用ハーネス３７を保持する矩形空間からなるハーネス保持部４６が形成されている。
【００２７】
そして、複数個の電池セル１９は、上下に積層されて直列に繋げられるとともに、積層方向に隣り合う電池セル１９間に絶縁プレート３３が、上記両電池セル１９の各々の他端側の正極タブ２９ａと負極タブ２９ｂとの間に介在されている。この状態で、非接続側の正極タブ２９ａと負極タブ２９ｂとの間に上記絶縁プレート３３が、正極タブ２９ａ及び負極タブ２９ｂと少なくとも重なる範囲で位置している。本例では、絶縁プレート３３は電極タブよりも外側方に延出している。つまり、絶縁プレート３３は、交互に逆方向に向きを変えた状態で配置され、基端に線状膨出部３４があることで上下に隣り合う電極タブとの間に隙間が形成されている。これにより、上記各電池セル１９及び各絶縁プレート３３が上記第１及び第２移動規制部４２，４４により位置ずれしないように整列保持されている。
【００２８】
その組付要領は、まず、電池セル１９をキャリーケース２２の底板部４０に載置した状態で、絶縁プレート３３を一側端の第２移動規制部４４上方に配置し、絶縁プレート３３（ガイド部３６）のガイド溝３６ａに第２移動規制部４４を挿入して絶縁プレート３３を第２移動規制部４４に取り付け、絶縁プレート３３を一方の電極タブに重ねる。
【００２９】
次いで、その上に電池セル１９を電極タブの正極・負極が先に載置している電池セル１９の電極タブと逆になるように載置する。この状態で、非絶縁プレート３３側の上下に隣り合う電極タブを超音波溶着治具２４で溶着する（図１０参照）。
【００３０】
その後、この溶着した電極タブ側に絶縁プレート３３を上記と同様にして重ねた後、その上に電池セル１９を電極タブの正極・負極がその下の電池セル１９の電極タブと逆になるように載置する。この状態で、非絶縁プレート３３側の上下に隣り合う電極タブを超音波溶着治具２４で溶着する。この操作を繰り返して複数個の電池セル１９及び絶縁プレート３３を上下に積層する。
【００３１】
また、絶縁プレート３３を第２移動規制部４４に取り付けた状態で、絶縁プレート３３と第１移動規制部４２との間にハーネス保持部４６が形成され、ハーネス３７が電池セル１９の電極タブに接続されて上記ハーネス保持部４６に挿入保持され、電池モジュールＭが構成される。
【００３２】
このように構成された電池モジュールＭは、図３及び図４に示すように、ベース部材３の載置箇所に載置されて最上部にクッション材４１を載せられ、さらにその上にボルト挿通孔４３ａを有する加圧プレート４３が載せられ、該加圧プレート４３及びベース部材３のボルト挿通孔４３ａ，３ｂにスリーブ４５を介してボルト４７がベース部材３下方から挿通され、該ボルト４７の軸部にナット４９が螺合している。これにより、電池モジュールＭがベース部材３に固定され、この固定状態でボルト４７の締付力が上記加圧プレート４３及びクッション材４１を介して各電池セル１９全面に均等に作用し、封止部２５内で発生したガスを均等に分散するとともに、電池セル１９を押圧して膨張しないようにしている。したがって、クッション材４１、加圧プレート４３、スリーブ４５、ボルト４７及びナット４９により、結束具５１が構成されている。
【００３３】
このようにしてベース部材３に取り付けられた６個の電池モジュールＭは、正極タブ２９ａ及び負極タブ２９ｂが互いに対向するように電気的に直列又は並列に、あるいは直列と並列とが混在するように接続し、ＣＰＵ基板５３（図２参照）が電池モジュールＭの上部に載置されて電気的に接続される。
【００３４】
そして、カバー部材５が上方からベース部材３に被せられ、ボルト４７をカバー部材５及びベース部材３のボルト挿通孔１５ａ，３ｂに挿通されてナット（図示せず）に螺合し、６個の電池モジュールＭが収容ケース１に収容されたバッテリーパックＰが構成される。この状態で、カバー部材５の導入窓１７が隣り合う電池モジュールＭの電極タブに対応し、導入された温調風で電極タブを冷却するようにしている。
【００３５】
このように、この実施形態では、複数個の電池セル１９を第１移動規制部４２に上方から挿入するだけで位置ずれしないように整列保持して底板部４０に積層することができる。同様に、複数個の絶縁プレート３３も、第２移動規制部４４に上方から挿入するだけで位置ずれしないように、積層方向に隣り合う電池セル１９の一方の正極タブ２９ａと他方の負極タブ２９ｂとの間に整列保持することができる。
【００３６】
したがって、複数個の電池セル１９及び絶縁プレート３３を簡単かつ迅速に位置ずれしないように積層して組み付けることができる。
【００３７】
さらに、この実施形態では、第１移動規制部４２を底板部４０の四隅に距離を隔てて立設しているので、第１移動規制部４２が底板部４０の一辺全体に亘って立設されている場合に比べてキャリーケース２２の軽量化を図ることができる。また、各電池セル１９の電池セル本体２３側方を第１移動規制部４２で覆わずに露出させているので、電池セル１９の冷却効率を向上させることができる。
【００３８】
また、この実施形態では、第１移動規制部４２と第２移動規制部４４とを一体物にしているので、両者が互いに補強しあって全体として高剛性になっている。したがって、第１及び第２移動規制部４２，４４を小さくしても剛性が確保されるため、より軽量化を図ることができる。
【００３９】
さらにまた、この実施形態では、検電用ハーネス３７を保持するハーネス保持部４６を絶縁プレート３３と第１移動規制部４２との間に設けているので、検電用ハーネス３７の保持が簡単かつ迅速にでき、また、別途にハーネス保持部を設ける場合に比べて部品点数を低減することができる。
【００４０】
加えて、この実施形態では、隣り合う電池モジュールＭを互いに接近させて配置しても、両者間に遮断壁７があるため、各々の電極タブが接触せず、衝撃の作用による短絡を防止することができるとともに、バッテリーパックＰを小型化できる。
【産業上の利用可能性】
【００４１】
この発明は、複数個の電池セルを正極タブと負極タブとが交互に重なるように積層して直列に繋げた電池モジュールのキャリーケースに有用である。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】実施形態においてカバー部材を取り付ける前のバッテリーパックを示す斜視図である。
【図２】実施形態においてベース部材に電池モジュール、ＣＰＵ基板及びスイッチボックスが取り付けられた状態の正面図である。
【図３】電池モジュールの略半分の領域を示す図２のIII −III 線に相当する断面図である。
【図４】実施形態におけるベース部材の斜視図である。
【図５】実施形態における電池モジュールの斜視図である。
【図６】実施形態において電池モジュールの電極タブ側を示す正面図である。
【図７】実施形態においてキャリーケース、電池セル及び絶縁プレートの組付け前の斜視図である。
【図８】実施形態における絶縁プレートの平面図である。
【図９】実施形態においてキャリーケースに電池セル及び絶縁プレートを組み付けた状態の平面図である。
【図１０】実施形態においてキャリーケースに対する電池セル及び絶縁プレートの組付手順を示す説明図である。
【符号の説明】
【００４３】
１９    電池セル
２２    キャリーケース
２３    電池セル本体
２９ａ  正極タブ
２９ｂ  負極タブ
３３    絶縁プレート
３７    ハーネス
３９    ハーネス保持部
４０    底板部
４２    第１移動規制部
４４    第２移動規制部
Ｍ      電池モジュール
【図１】
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【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】
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【図９】
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【図１０】
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