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JP2016031806A - 蓄電モジュール及び端子間連結部材 - Google Patents

蓄電モジュール及び端子間連結部材 Download PDF

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JP2016031806A JP2014152982A JP2014152982A JP2016031806A JP 2016031806 A JP2016031806 A JP 2016031806A JP 2014152982 A JP2014152982 A JP 2014152982A JP 2014152982 A JP2014152982 A JP 2014152982A JP 2016031806 A JP2016031806 A JP 2016031806A
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Hidemi Seki
日出海 関
真之 山田
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真之 山田
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Abstract

【課題】互いに隣接する蓄電池の端子同士を強固且つ確実に接続するとともに、端子間連結部材の耐久性の低下を可及的に抑制することを可能にする。
【解決手段】蓄電モジュール10は、複数の蓄電池12が積層される蓄電池群12Mを備えるとともに、互いに隣接する前記蓄電池12の電極端子22a、22b同士を接続させるバスバー24を備える。バスバー24は、固定部28a、28bと連結部30a、30bとを有し、前記連結部30a、30bは、各固定部28a、28bの端部同士を直線的に繋いだ仮想平面の幅員方向外方に配置される。
【選択図】図1

Description

本発明は、複数の蓄電池が積層される蓄電池群を備える蓄電モジュール、及び積層方向に互いに隣接する前記蓄電池の電極端子同士を電気的に接続させる端子間連結部材に関する。
一般的に、複数の蓄電池(バッテリセル)が積層された蓄電池群(バッテリモジュール)を備える蓄電モジュールが知られている。この蓄電モジュールは、例えば、ハイブリッド車両やEV等の電動車両に搭載されるため、多数の蓄電池を積層することにより、出力電圧を高く設定している。
蓄電モジュールでは、互いに隣接する一方の蓄電池に設けられるマイナスの電極端子と他方の蓄電池のプラスの電極端子とを、バスバーにより電気的に直列に接続している。そして、積層方向端部に配置されている蓄電池の電極端子には、出力ラインが電気的に接続されている。
この種のバスバーが用いられる蓄電池として、例えば、特許文献1に開示されている電池パックが知られている。この電池パックでは、バスバーには、電池セルの端子の外形寸法に対して同等以下の内径寸法を有して厚み方向にそれぞれ貫通する第1貫通穴及び第2貫通穴が形成されている。第1貫通穴及び第2貫通穴には、それぞれの内周縁部から外側に延びるスリットが形成され、接続対象となる端子は、前記第1貫通穴及び前記第2貫通穴に嵌まって接続固定されている。
このため、バスバーの第1貫通穴及び第2貫通穴に各端子が嵌まるときに、各貫通穴が前記端子の圧入によって押し広げられている。従って、各貫通穴の内周壁面で電池セルの端子の外周面を強固に保持することができる、としている。
特開2011−233491号公報
ところで、蓄電モジュールでは、例えば、外部振動等が付与されると、前記蓄電池が積層方向に交差する面方向(端子軸方向)にずれる場合がある。このため、蓄電モジュール全体として積層方向に沿って歪みが惹起し、バスバーにストレスが発生するおそれがある。さらに、各蓄電池の寸法にばらつきが発生し易く、バスバーには、面方向に対して滑りが生じるおそれがある。
従って、バスバーの耐久性が低下するとともに、前記バスバーと端子との良好な接続状態を維持することができないという問題がある。これにより、蓄電モジュールのエネルギ密度や出力密度が低下し易くなる。
本発明は、この種の問題を解決するものであり、互いに隣接する蓄電池の端子同士を強固且つ確実に接続するとともに、端子間連結部材の耐久性の低下を可及的に抑制することが可能な蓄電モジュール及び端子間連結部材を提供することを目的とする。
本発明に係る蓄電モジュールは、複数の蓄電池が積層される蓄電池群と、積層方向に互いに隣接する前記蓄電池の電極端子同士を電気的に接続させる端子間連結部材と、を備えている。端子間連結部材は、各電極端子に固定される一対の固定部と、前記固定部同士を接続する連結部と、を有している。そして、端子間連結部材の平面視で、各固定部の積層方向に交差する幅員に亘って端部同士を直線的に繋いだ仮想平面に対し、連結部の少なくとも一部が、前記仮想平面の幅員方向外方に配置されている。
また、この蓄電モジュールでは、端子間連結部材は、板状を有し、連結部の板厚は、固定部の板厚よりも薄肉状に構成されることが好ましい。
さらに、この蓄電モジュールでは、一対の固定部は、積層方向に沿って互いに離間する外方端部を有し、各外方端部に連結部の両端部が設けられることが好ましい。
さらにまた、この蓄電モジュールでは、固定部は、側面と、前記側面に交差し且つ該側面よりも幅広な主面とを有するとともに、連結部は、側面と、前記側面に交差し且つ該側面よりも幅広な主面とを有し、前記連結部の前記主面と前記固定部の前記主面とは、互いに交差する方向に延在することが好ましい。
また、この蓄電モジュールでは、連結部は、仮想平面の幅員方向外方から内方に向かって湾曲する湾曲部位を有することが好ましい。
さらに、この蓄電モジュールでは、固定部には、回り止め用孔部が形成されることが好ましい。
本発明に係る端子間連結部材は、積層方向に互いに隣接する蓄電池の電極端子同士を電気的に接続させている。この端子間連結部材は、各電極端子に固定される一対の固定部と、前記固定部同士を接続する連結部と、を有している。そして、端子間連結部材の平面視で、各固定部の積層方向に交差する幅員に亘って端部同士を直線的に繋いだ仮想平面に対し、連結部の少なくとも一部が、前記仮想平面の幅員方向外方に配置されている。
また、この端子間連結部材は、板状を有し、連結部の板厚は、固定部の板厚よりも薄肉状に構成されることが好ましい。
さらに、この端子間連結部材では、一対の固定部は、積層方向に沿って互いに離間する外方端部を有し、各外方端部に連結部の両端部が設けられることが好ましい。
さらにまた、この端子間連結部材では、固定部は、側面と、前記側面に交差し且つ該側面よりも幅広な主面とを有するとともに、連結部は、側面と、前記側面に交差し且つ該側面よりも幅広な主面とを有することが好ましい。その際、連結部の主面と固定部の主面とは、互いに交差する方向に延在することが好ましい。
また、この端子間連結部材では、連結部は、仮想平面の幅員方向外方から内方に向かって湾曲する湾曲部位を有することが好ましい。
さらに、この端子間連結部材では、固定部には、回り止め用孔部が形成されることが好ましい。
本発明によれば、各固定部の端部同士を直線的に繋いだ仮想平面に対し、連結部の少なくとも一部が、前記仮想平面の幅員方向外方に配置されている。このため、外部振動や蓄電池毎の寸法のばらつき等が発生しても、固定部は、端子に確実に固定される一方、連結部が容易に変形することができる。従って、連結部は、緩衝機能を有するため、端子間連結部材の損傷等を可及的に抑制することが可能になる。
これにより、互いに隣接する蓄電池の端子同士を強固且つ確実に接続することができるとともに、端子間連結部材の耐久性の低下を可及的に抑制することが可能になる。
本発明の第1の実施形態に係る蓄電モジュールの要部分解斜視説明図である。 前記蓄電モジュールを構成するバスバーの斜視説明図である。 前記バスバーの平面説明図である。 本発明の第2の実施形態に係るバスバーの平面説明図である。 本発明の第3の実施形態に係るバスバーの斜視説明図である。 本発明の第4の実施形態に係るバスバーの斜視説明図である。 本発明の第5の実施形態に係るバスバーの斜視説明図である。 本発明の第6の実施形態に係るバスバーの斜視説明図である。 本発明の第7の実施形態に係るバスバーの斜視説明図である。
図1に示すように、本発明の第1の実施形態に係る蓄電モジュール10は、例えば、図示しないハイブリッド自動車又はEV等の電動車両に搭載される。
蓄電モジュール10は、複数の蓄電池(バッテリセル)12が水平方向(矢印A方向)に積層される蓄電池群(バッテリモジュール)12Mを備える。蓄電池12は、矩形状を有するとともに、立位姿勢に配置された状態で、絶縁性を有するセパレータ(ホルダ)14と交互に矢印A方向に積層される。
蓄電池群12Mの積層方向両端には、断熱機能及び絶縁機能を有するインシュレータプレート(又はセパレータ14でもよい)16a、16bを介装して長方形状(又は正方形状)のエンドプレート18a、18bが配置される。エンドプレート18a、18b同士は、矢印B方向両端に配置され、矢印A方向に延在する、例えば、一対の連結バンド20a、20bにより連結され、蓄電池群12Mを一体に保持する。
蓄電池12は、例えば、リチウムイオンバッテリからなり、長方形(又は正方形)を有する。各蓄電池12の上面(1つのセル側面)には、プラス極(又はマイナス極)の電極端子22aとマイナス極(又はプラス極)の電極端子22bとが設けられる。
互いに隣接する一方の蓄電池12の電極端子22aと他方の蓄電池12の電極端子22bとは、本発明の第1の実施形態に係る端子間連結部材、例えば、バスバー24により電気的に接続される。電極端子22a、22bは、ねじ軸を構成しており、バスバー24が介装された状態で、ナット26が螺合されて前記バスバー24を固定する。
図2及び図3に示すように、バスバー24は、導電性金属、例えば、銅製の板材をプレス成形又は導電性部材の鋳造により一体で構成される。バスバー24は、各電極端子22a、22bに固定される一対の固定部28a、28bと、前記固定部28a、28b同士を接続する連結部30a、30bとを有する。固定部28a、28bは、略円形状を有し、中央部位に孔部32a、32bが形成される。
固定部28a、28bは、積層方向(矢印A方向)に互いに離間する外方端部28ae、28beを有し、前記外方端部28ae、28beの各矢印B方向両端に連結部30a、30bの両端部が一体に設けられる。連結部30a、30bは、固定部28a、28bの外方端部28ae、28beの両側から上方に折り返すように立ち上がっている。
図2に示すように、固定部28a、28bは、側面28as、28bsと、前記側面28as、28bsに交差し且つ該側面28as、28bsよりも幅広な主面28am、28bmとを有する。連結部30a、30bは、側面30as、30bsと、前記側面30as、30bsに交差し且つ該側面30as、30bsよりも幅広な主面30am、30bmとを有する。連結部30a、30bの主面30am、30bmと固定部28a、28bの主面28am、28bmとは、互いに交差する方向に延在する。
固定部28a、28bの主面28am、28bmは、水平面を構成する一方、連結部30a、30bの主面30am、30bmは、鉛直面を構成する。連結部30a、30bの板厚t1は、固定部28a、28bの板厚t2よりも薄肉状に構成される(図2参照)。
図3に示すように、バスバー24の平面視で、各固定部28a、28bの積層方向に交差する幅員h1に亘って端部同士を直線的に繋いだ仮想平面34を形成する。連結部30a、30bの少なくとも一部(第1の実施形態では、全部)は、仮想平面34の幅員方向外方に、幅員h2(>幅員h1)を有して配置される。連結部30a、30bは、仮想平面34の幅員方向外方から内方に向かって湾曲する湾曲部位30ac、30bcを有する。
図1に示すように、インシュレータプレート16a、16bは、略平板状(又はセパレータ14と同様でもよい)に構成される。エンドプレート18a、18bは、略平板状に構成されるとともに、前記エンドプレート18a、18bの矢印B方向両端縁部には、それぞれ複数のねじ孔36が上下に形成される。
連結バンド20aは、横長形状を有する板金(金属プレート)により形成され、必要に応じて、例えば、軽量化や蓄電池12の冷却用に冷媒を導入するために開口部37aが形成される。連結バンド20aは、蓄電池群12Mの積層方向(矢印A方向)一端から見た正面視で、断面形状コ字状を有する。連結バンド20aの長手方向(長辺方向)の各端部38a、38aは、エンドプレート18a、18bの短辺を覆ってプレート面に配置される。
各端部38aには、複数の孔部40aが上下に形成される。各孔部40aは、エンドプレート18a、18bの各ねじ孔36と同軸上に配置される。ねじ42aは、孔部40aに挿入されてねじ孔36に螺合することにより、連結バンド20aの各端部38aとエンドプレート18a、18bとが固定される。
連結バンド20aの上下両端には、鉛直方向から水平方向内方に屈曲する上方の折り曲げ部44a及び下方の折り曲げ部46aが設けられる。折り曲げ部44aは、蓄電池群12Mの積層方向に延在し、前記折り曲げ部46aが前記蓄電池群12Mの一方の下側角部を保持する。
連結バンド20bは、上記の連結バンド20aと同様に構成されており、同一の構成要素には、同一の参照数字に符号aに代えて符号bを付し、その詳細な説明は省略する。
このように、第1の実施形態に係る蓄電モジュール10では、図3に示すように、バスバー24の仮想平面34において、連結部30a、30bは、前記仮想平面34の幅員方向外方に配置されている。このため、外部振動や蓄電池12毎の寸法のばらつき等が発生しても、固定部28a、28bは、電極端子22a、22bに確実に固定される一方、連結部30a、30bが容易に変形することができる。従って、連結部30a、30bは、緩衝機能を有するため、バスバー24の損傷等を可及的に抑制することが可能になる。
しかも、第1の実施形態では、図2及び図3に示すように、固定部28a、28bは、積層方向に互いに離間する外方端部28ae、28beに、連結部30a、30bの両端部が一体に設けられている。そして、連結部30a、30bの面と固定部28a、28bの面とは、互いに交差する方向に延在するとともに、前記連結部30a、30bの板厚t1は、前記固定部28a、28bの板厚t2よりも薄肉状に構成されている。さらに、連結部30a、30bは、仮想平面34の幅員方向外方から内方に湾曲する湾曲部位30ac、30bcを有している。
これにより、連結部30a、30bは、柔軟性が良好に向上するとともに、前記連結部30a、30bと固定部28a、28bとの間で、相互に応力が作用し合うことを抑制している。このため、例えば、各蓄電池12同士が矢印C方向にずれたり、矢印B方向にずれたりしても、連結部30a、30bが容易に変形してストレスを解消させることができる。その上、蓄電池12が矢印B方向にずれる際、電極端子22a、22bに螺合するナット26に緩みトルクが発生することを確実に阻止することが可能になる。
これにより、互いに隣接する蓄電池12の電極端子22a、22b同士を強固且つ確実に接続することができるとともに、前記電極端子22a、22b及びバスバー24等の耐久性の低下を可及的に抑制することが可能になるという効果が得られる。
図4は、本発明の第2の実施形態に係る端子間連結部材、例えば、バスバー50の平面説明図である。なお、第1の実施形態に係るバスバー24と同一の構成要素には、同一の参照符号を付して、その詳細な説明は省略する。また、以下に説明する第3以降の実施形態においても同様に、その詳細な説明は省略する。
バスバー50は、各電極端子22a、22bに固定される一対の固定部52a、52bと、前記固定部52a、52b同士を接続する連結部30a、30bとを有する。固定部52a、52bは、略矩形状を有するとともに、中央部位に孔部32a、32bが形成される。固定部52a、52bには、孔部32a、32bより内方に位置して、それぞれ一対の回り止め用孔部54a、54bが形成される。
この第2の実施形態では、電極端子22a、22bにナット26が締結される際、回り止め用孔部54a、54bに回り止めピン56a、56bが挿入されている。このため、ナット26の締結時に、バスバー50全体に過大な応力が発生することを確実に抑制することができ、前記バスバー50の損傷を抑制することが可能になるという効果が得られる。
図5は、本発明の第3の実施形態に係る端子間連結部材、例えば、バスバー60の斜視説明図である。
バスバー60は、各電極端子(図示せず)に固定される一対の固定部28a、28bと、前記固定部28a、28b同士を接続する連結部62a、62bとを有する。連結部62a、62bは、平板形状を有しており、湾曲部位を設けない以外、第1の実施形態に係るバスバー24と同様に構成される。このため、第3の実施形態では、上記の第1の実施形態と略同様の効果が得られる。
図6は、本発明の第4の実施形態に係る端子間連結部材、例えば、バスバー70の斜視説明図である。
バスバー70は、各電極端子(図示せず)に固定される一対の固定部72a、72bと、前記固定部72a、72b同士を接続する単一の連結部74とを有する。固定部72a、72bは、積層方向(矢印A方向)に並列されるとともに、矢印B方向の各端部72ae、72beには、連結部74の端部が一体に設けられる。
連結部74は、平板状を有し、固定部72a、72bの仮想平面76の幅員方向外方に配置される。連結部74は、湾曲部位は、設けていないが、この湾曲部位を設けてもよい。このように、第4の実施形態では、上記の第1の実施形態と略同様の効果が得られる。
図7は、本発明の第5の実施形態に係る端子間連結部材、例えば、バスバー80の斜視説明図である。
バスバー80は、各電極端子(図示せず)に固定される一対の固定部82a、82bと、前記固定部82a、82b同士を接続する一対の連結部84a、84bとを有する。連結部84a、84bは、固定部82a、82bの仮想平面86の幅員方向外方に配置される。連結部84a、84bの面と固定部82a、82bの面とは、互いに同一方向に延在するとともに、前記連結部84a、84bは、上方に湾曲する湾曲部84ac、84bcを有する。
このように構成される第5の実施形態では、連結部84a、84bの面方向(面の延在方向)が上記の第1〜第4の実施形態と異なる他、第1の実施形態と同様に構成されている。従って、第5の実施形態は、第1の実施形態と略同様の効果が得られる。
図8は、本発明の第6の実施形態に係る端子間連結部材、例えば、バスバー90の斜視説明図である。なお、第5の実施形態に係るバスバー80と同一の構成要素には、同一の参照符号を付して、その詳細な説明は省略する。
バスバー90は、一対の連結部84a、84b間に一対の連結部92a、92bを配置するとともに、前記連結部92a、92bは、固定部82a、82bに一体に設けられる。連結部92a、92bは、上方に湾曲する湾曲部92ac、92bcを有する。
このように構成される第6の実施形態では、上記の第5の実施形態と同様の効果が得られるとともに、特に導電部の面積が増加して抵抗の低減が容易に図られる。
図9は、本発明の第7の実施形態に係る端子間連結部材、例えば、バスバー100の斜視説明図である。
バスバー100は、各電極端子(図示せず)に固定される一対の固定部102a、102bと、前記固定部102a、102b同士を接続する単一の連結部104とを有する。固定部102a、102bは、積層方向(矢印A方向)に並列されるとともに、中央部位に孔部32a、32bが形成される。固定部102a、102bの互いに最も離間する各外周端部102ae、102beには、連結部104の各端部が一体に設けられる。
連結部104の各端部は、固定部102a、102bの外周端部102ae、102beから上方に折り返すように立ち上がった後、矢印B方向一端側に延在する。連結部104の両端側は、固定部102a、102bの仮想平面106の幅員方向外方に突出した後、それぞれ互いに近接する方向に90゜ずつ屈曲し、前記仮想平面106に沿って延在する。連結部104の矢印A方向中央部には、仮想平面106の幅員方向外方から内方に向かって湾曲する湾曲部位104cが設けられる。
固定部102a、102bの主面102am、102bmは、水平面を構成する一方、連結部104の主面104mは、鉛直面を構成する。このように構成される第7の実施形態では、上記の第1の実施形態と略同様の効果が得られる。
10…蓄電モジュール 12…蓄電池
12M…蓄電池群 14…セパレータ
18a、18b…エンドプレート 20a、20b…連結バンド
22a、22b…電極端子 24、50、60、70、80、90、100…バスバー
26…ナット
28a、28b、52a、52b、72a、72b、82a、82b、102a、102b…固定部
30a、30b、62a、62b、74、84a、84b、92a、92b、104…連結部
30ac、30bc、104c…湾曲部位
32a、32b…孔部 34、76、106…仮想平面
54a、54b…回り止め用孔部
84ac、84bc、92ac、92bc…湾曲部

Claims (12)

  1. 複数の蓄電池が積層される蓄電池群と、
    積層方向に互いに隣接する前記蓄電池の電極端子同士を電気的に接続させる端子間連結部材と、
    を備える蓄電モジュールであって、
    前記端子間連結部材は、各電極端子に固定される一対の固定部と、
    前記固定部同士を接続する連結部と、
    を有するとともに、
    前記端子間連結部材の平面視で、各固定部の前記積層方向に交差する幅員に亘って端部同士を直線的に繋いだ仮想平面に対し、前記連結部の少なくとも一部が、前記仮想平面の幅員方向外方に配置されることを特徴とする蓄電モジュール。
  2. 請求項1記載の蓄電モジュールにおいて、前記端子間連結部材は、板状を有し、
    前記連結部の板厚は、前記固定部の板厚よりも薄肉状に構成されることを特徴とする蓄電モジュール。
  3. 請求項1又は2記載の蓄電モジュールにおいて、一対の前記固定部は、前記積層方向に沿って互いに離間する外方端部を有し、各外方端部に前記連結部の両端部が設けられることを特徴とする蓄電モジュール。
  4. 請求項1〜3のいずれか1項に記載の蓄電モジュールにおいて、前記固定部は、側面と、前記側面に交差し且つ該側面よりも幅広な主面とを有するとともに、前記連結部は、側面と、前記側面に交差し且つ該側面よりも幅広な主面とを有し、
    前記連結部の前記主面と前記固定部の前記主面とは、互いに交差する方向に延在することを特徴とする蓄電モジュール。
  5. 請求項4記載の蓄電モジュールにおいて、前記連結部は、前記仮想平面の幅員方向外方から内方に向かって湾曲する湾曲部位を有することを特徴とする蓄電モジュール。
  6. 請求項1〜5のいずれか1項に記載の蓄電モジュールにおいて、前記固定部には、回り止め用孔部が形成されることを特徴とする蓄電モジュール。
  7. 積層方向に互いに隣接する蓄電池の電極端子同士を電気的に接続させる端子間連結部材であって、
    各電極端子に固定される一対の固定部と、
    前記固定部同士を接続する連結部と、
    を有するとともに、
    前記端子間連結部材の平面視で、各固定部の前記積層方向に交差する幅員に亘って端部同士を直線的に繋いだ仮想平面に対し、前記連結部の少なくとも一部が、前記仮想平面の幅員方向外方に配置されることを特徴とする端子間連結部材。
  8. 請求項7記載の端子間連結部材において、前記端子間連結部材は、板状を有し、
    前記連結部の板厚は、前記固定部の板厚よりも薄肉状に構成されることを特徴とする端子間連結部材。
  9. 請求項7又は8記載の端子間連結部材において、一対の前記固定部は、前記積層方向に沿って互いに離間する外方端部を有し、各外方端部に前記連結部の両端部が設けられることを特徴とする端子間連結部材。
  10. 請求項7〜9のいずれか1項に記載の端子間連結部材において、前記固定部は、側面と、前記側面に交差し且つ該側面よりも幅広な主面とを有するとともに、前記連結部は、側面と、前記側面に交差し且つ該側面よりも幅広な主面とを有し、
    前記連結部の前記主面と前記固定部の前記主面とは、互いに交差する方向に延在することを特徴とする端子間連結部材。
  11. 請求項10記載の端子間連結部材において、前記連結部は、前記仮想平面の幅員方向外方から内方に向かって湾曲する湾曲部位を有することを特徴とする端子間連結部材。
  12. 請求項7〜11のいずれか1項に記載の端子間連結部材において、前記固定部には、回り止め用孔部が形成されることを特徴とする端子間連結部材。
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