WO2020235279A1 - バスバープレート - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to a bus bar plate.
- a battery module in which a plurality of batteries are electrically connected is known as a power source that requires a high output voltage, for example, for a vehicle.
- a battery module a plurality of batteries are stacked and adjacent batteries are electrically connected via a bus bar.
- the battery module has a bus bar plate that covers the terminal arrangement surface of the battery laminate and supports the bus bar. By covering the terminal arrangement surface of the battery laminate with a bus bar plate, the creepage distance between each output terminal can be secured.
- the bus bar plate can also function as a support plate that supports a voltage detection line that detects the voltage of each battery.
- the number of batteries included in the power supply has tended to increase with the demand for higher capacity of the power supply.
- the number of stacked batteries increases, it is naturally necessary to increase the size of the bus bar plate. However, when the size of the bus bar plate is increased, warpage is likely to occur particularly at the end portion of the bus bar plate.
- bus bar plate If the bus bar plate is deformed due to the occurrence of warpage at the end portion, it may be difficult to secure the creepage distance between the output terminals and to support the voltage detection line. Therefore, a bus bar plate that does not easily warp at the end even if the size is increased is desired.
- batteries tend to expand and contract with use. As the number of stacked batteries increases, the dimensional change of the battery laminate increases, and the load applied to the bus bar plate increases. If the bus bar plate is overloaded, the bus bar plate may be damaged. Therefore, a bus bar plate that is not easily damaged even if the number of stacked batteries increases is desired.
- the present invention has been made in view of such a situation, and an object of the present invention is to provide a bus bar plate capable of responding to an increase in the number of stacked batteries.
- One aspect of the present invention is a bus bar plate that covers the surface on which the output terminals of each battery are arranged in a battery stack having a plurality of stacked batteries and supports a bus bar that electrically connects the output terminals to each other.
- This busbar plate comprises a plurality of plate units. Each plate unit is arranged corresponding to one battery in a plurality of batteries or an aggregate of several batteries, and has a terminal opening for exposing the output terminal of the corresponding battery and adjacent plate units. It has a connecting mechanism for connecting. Terminal openings are provided at both ends of each plate unit in a direction orthogonal to the battery stacking direction.
- the connecting mechanism is provided inside the opening for terminals in the direction orthogonal to the stacking direction of the batteries, and has a male portion arranged in the first plate unit of the adjacent first plate unit and the second plate unit, and a first portion. It is composed of a female part arranged in a two-plate unit and to which a male part fits. The male portion and the female portion are fitted with a gap that allows a predetermined amount of displacement of the batteries of the first plate unit and the second plate unit in the stacking direction.
- FIG. 8A is a perspective view of the second plate unit according to the second modification as viewed from the first plate unit side.
- FIG. 8B is a perspective view of the first plate unit according to the second modification as viewed from the second plate unit side.
- FIG. 1 is an exploded perspective view of a battery module including a bus bar plate according to the first embodiment.
- the battery module 1 includes a battery laminate 2, a bus bar plate 4, and a plurality of bus bars 6.
- the battery laminate 2 has a plurality of stacked batteries 8.
- Each battery 8 is a rechargeable secondary battery such as a lithium ion battery, a nickel-hydrogen battery, or a nickel-cadmium battery.
- the battery 8 is a so-called square battery, and has a flat rectangular parallelepiped outer can 10.
- a substantially rectangular opening (not shown) is provided on one surface of the outer can 10, and an electrode body, an electrolytic solution, or the like is housed in the outer can 10 through the opening.
- a sealing plate 12 for sealing the outer can 10 is provided at the opening of the outer can 10.
- the sealing plate 12 is provided with a positive electrode output terminal 14 near one end in the longitudinal direction and a negative electrode output terminal 14 near the other end.
- the pair of output terminals 14 are electrically connected to the positive electrode plate and the negative electrode plate constituting the electrode body, respectively.
- the output terminal 14 of the positive electrode will be referred to as a positive electrode terminal 14a
- the output terminal 14 of the negative electrode will be referred to as a negative electrode terminal 14b.
- the positive electrode terminal 14a and the negative electrode terminal 14b are collectively referred to as an output terminal 14.
- the outer can 10, the sealing plate 12, and the output terminal 14 are conductors, for example, made of metal.
- the sealing plate 12 and the opening of the outer can 10 are joined by, for example, laser welding.
- Each output terminal 14 is inserted into a through hole (not shown) formed in the sealing plate 12.
- An insulating sealing member (not shown) is interposed between each output terminal 14 and each through hole.
- the sealing plate 12 is the upper surface of the battery 8, and the bottom surface of the outer can 10 facing the sealing plate 12 is the lower surface of the battery 8.
- the battery 8 has two main surfaces connecting the upper surface and the lower surface. This main surface is the surface having the largest area among the six surfaces of the battery 8. Further, the main surface is a long side surface connected to the long side of the upper surface and the lower surface. The remaining two surfaces excluding the upper surface, the lower surface and the two main surfaces are the side surfaces of the battery 8. This side surface is a pair of short sides connected to the short sides of the top and bottom surfaces.
- the surface on the upper surface side of the battery 8 is the upper surface of the battery laminate 2
- the surface on the lower surface side of the battery 8 is the lower surface of the battery laminate 2
- the surface on the side surface side of the battery 8 is the battery. It is the side surface of the laminated body 2.
- the sealing plate 12 is provided with a safety valve (not shown) between the pair of output terminals 14.
- the safety valve is a mechanism for each battery 8 to eject the gas inside the battery.
- the safety valve is configured to open when the internal pressure of the outer can 10 rises above a predetermined value to release the gas inside.
- the safety valve is composed of, for example, a thin-walled portion provided on a part of the sealing plate 12 and thinner than the other portion, and a linear groove formed on the surface of the thin-walled portion.
- each battery 8 has an insulating film (not shown).
- the insulating film is, for example, a tubular shrink tube, and is heated after the outer can 10 is passed through the inside. As a result, the insulating film shrinks and covers the two main surfaces, the two side surfaces and the bottom surface of the outer can 10.
- the insulating film can suppress a short circuit between adjacent batteries 8 or between the batteries 8 and an end plate or a restraining member.
- the plurality of batteries 8 are stacked at predetermined intervals so that the main surfaces of adjacent batteries 8 face each other.
- stacking means arranging a plurality of members in any one direction. Therefore, stacking the batteries 8 includes arranging a plurality of batteries 8 horizontally. In this embodiment, the batteries 8 are stacked horizontally. Therefore, the stacking direction X of the battery 8 is a direction extending horizontally. In the following, the horizontal direction and the direction perpendicular to the stacking direction X will be referred to as the horizontal direction Y, and the direction perpendicular to the stacking direction X and the horizontal direction Y will be referred to as the vertical direction Z as appropriate.
- each battery 8 is arranged so that the output terminals 14 face the same direction.
- Each battery 8 of the present embodiment is arranged so that the output terminal 14 faces upward in the vertical direction. Therefore, the upper surface of the battery laminate 2 constitutes a terminal arrangement surface 2a on which the output terminals 14 of each battery 8 are arranged.
- each battery 8 is laminated so that the positive electrode terminal 14a of one battery 8 and the negative electrode terminal 14b of the other battery 8 are adjacent to each other.
- adjacent batteries 8 are connected in parallel, the positive electrode terminals 14a of one battery 8 and the positive electrode terminals 14a of the other battery 8 are stacked so as to be adjacent to each other.
- the battery laminate 2 has a plurality of cell-to-cell separators (not shown).
- the cell-to-cell separator is also called an insulating spacer, and is made of, for example, an insulating resin sheet.
- the resin constituting the cell-cell separator include thermoplastic resins such as polypropylene (PP), polybutylene terephthalate (PBT), polycarbonate (PC), and Noryl (registered trademark) resin (modified PPE).
- PP polypropylene
- PBT polybutylene terephthalate
- PC polycarbonate
- Noryl resin modified PPE
- the battery laminate 2 is sandwiched between a pair of end plates (not shown).
- the pair of end plates are arranged at both ends of the battery laminate 2 in the stacking direction X of the battery 8.
- the pair of end plates are adjacent to the batteries 8 located at both ends in the stacking direction X via an outer end separator (not shown).
- the outer end separator can be made of the same resin material as the cell-to-cell separator.
- Each end plate is a metal plate made of a metal such as iron, stainless steel, or aluminum. By interposing the outer end separator between the end plate and the battery 8, both are insulated.
- the battery laminate 2 and the pair of end plates are constrained by a pair of restraining members (not shown).
- the pair of restraint members also called bind bars, are long members that are long in the stacking direction X of the battery 8.
- the pair of restraint members are arranged in the horizontal direction Y.
- the pair of restraint members are made of metal, for example, iron or stainless steel.
- a plurality of batteries 8 and a plurality of cell-cell separators are arranged alternately, and these are sandwiched by a pair of end plates in the stacking direction X via an outer end separator.
- both ends of each restraint member in the stacking direction X and the pair of end plates are fixed by screwing or the like, so that the plurality of batteries 8 are tightened and restrained in the stacking direction X.
- each battery 8 is positioned in the stacking direction X. Since the separator, end plate and restraint member have known structures, illustration and detailed description thereof will be omitted.
- the bus bar plate 4 is placed on the terminal arrangement surface 2a of the battery laminate 2.
- the bus bar plate 4 is a plate-shaped member that covers the terminal arrangement surface 2a.
- the bus bar plate 4 includes a plurality of plate units 16 arranged for each of the plurality of batteries 8. A plurality of plate units 16 are connected to the bus bar plate 4 to form a plate as a whole.
- Each plate unit 16 is composed of, for example, a resin such as polypropylene (PP), polybutylene terephthalate (PBT), polycarbonate (PC), or Noryl (registered trademark) resin (modified PPE). Further, each plate unit 16 has a main body portion 18, a pair of terminal openings 20, and a connecting mechanism 22.
- a resin such as polypropylene (PP), polybutylene terephthalate (PBT), polycarbonate (PC), or Noryl (registered trademark) resin (modified PPE).
- the main body 18 overlaps with the corresponding battery 8 when viewed from the first direction (vertical direction Z in the present embodiment) in which the bus bar plate 4 and the battery laminate 2 are arranged.
- the main body 18 has a shape that roughly matches the upper surface of the battery 8.
- the main body 18 is a substantially rectangular plate-shaped member that is long in the horizontal direction Y.
- the pair of terminal openings 20 are openings that expose the pair of output terminals 14 of the corresponding battery 8.
- Each plate unit 16 has a pair of terminal openings 20 at positions where they overlap with the corresponding battery 8, that is, the pair of output terminals 14 of the battery 8 on which the battery 8 is mounted in the vertical direction Z.
- the pair of terminal openings 20 are provided at both ends in the longitudinal direction of the main body portion 18, which has a substantially rectangular shape. That is, the terminal openings 20 are provided at both ends of each plate unit 16 in a direction orthogonal to the stacking direction X of the battery 8 (horizontal direction Y in this embodiment).
- a bus bar 6 is placed in the opening 20 for each terminal.
- the plurality of bus bars 6 are supported by the bus bar plates 4.
- Each bus bar 6 is a substantially strip-shaped metal member that electrically connects the output terminals 14 of adjacent batteries 8 to each other.
- the bus bar 6 is electrically connected to the output terminal 14 of one battery 8 on one end side and to the output terminal 14 of the other battery 8 on the other end side.
- the bus bar 6 and the output terminal 14 are joined by, for example, laser welding or ultrasonic bonding.
- the bus bar 6 may form a battery block by connecting output terminals 14 having the same polarity in a plurality of adjacent batteries 8 in parallel, and may further connect the battery blocks in series.
- the connecting mechanism 22 is a mechanism for connecting adjacent plate units 16 to each other, and is arranged between the pair of terminal openings 20 in the direction in which the pair of terminal openings 20 are arranged (horizontal direction Y in the present embodiment). Will be done. That is, the connecting mechanism 22 is provided inside the terminal opening 20 in a direction orthogonal to the stacking direction X of the battery 8.
- the connecting mechanism 22 of the present embodiment is provided at a substantially central portion in the longitudinal direction of the main body portion 18 having a substantially rectangular shape.
- Each plate unit 16 has an opening (not shown) for exposing the safety valve at a position where it overlaps the safety valve of the battery 8 in the vertical direction Z.
- the connecting mechanism 22 is provided at a position that does not interfere with this opening. Further, the connecting mechanism 22 is integrally molded with the main body portion 18.
- FIG. 2 is an enlarged perspective view showing a region including the connecting mechanism 22 of the bus bar plate 4.
- the connecting mechanism 22 is composed of a male portion 24 and a female portion 26.
- the male portion 24 is arranged in the first plate unit 16a of any adjacent first plate unit 16a and the second plate unit 16b, and the female portion 26 is arranged in the second plate unit 16b.
- Each plate unit 16 has a male portion 24 on one long side surface of the main body portion 18 and a female portion 26 on the other long side surface. As a result, each plate unit 16 can be connected to the plate units 16 on both sides.
- the male portion 24 is a convex engaging portion that protrudes from the main body portion 18 of the first plate unit 16a toward the second plate unit 16b.
- the female portion 26 is a concave engaging portion provided on the surface of the main body portion 18 of the second plate unit 16b on the side of the first plate unit 16a.
- the male portion 24 protrudes in the stacking direction X, and the female portion 26 is recessed in the stacking direction X.
- the male portion 24 of the present embodiment is composed of a flat plate portion 28 protruding toward the second plate unit 16b and a cylindrical portion 30 arranged at the tip of the flat plate portion 28.
- the flat plate portion 28 is provided so that its thickness direction faces the horizontal direction Y.
- the columnar portion 30 is provided so that its central axis faces the vertical direction Z, and its peripheral surface is connected to the side surface of the flat plate portion 28 facing the second plate unit 16b side.
- the diameter of the cylindrical portion 30 is larger than the thickness of the flat plate portion 28 (dimension in the horizontal direction Y).
- the female portion 26 of the present embodiment is composed of a flat plate-shaped space 32 corresponding to the flat plate portion 28 and a cylindrical space 34 arranged at the tip of the flat plate-shaped space 32 and corresponding to the cylindrical portion 30. ..
- the thickness of the flat plate-shaped space 32 (dimension in the horizontal direction Y) is smaller than the diameter of the cylindrical portion 30.
- the flat plate portion 28, the cylindrical portion 30, the flat plate-shaped space 32, and the cylindrical space 34 extend from the lower end to the upper end of the main body portion 18, respectively.
- the male portion 24 and the female portion 26 are fitted with a gap G that allows a predetermined amount of displacement of the first plate unit 16a and the second plate unit 16b in the stacking direction X of the battery 8. That is, with the male portion 24 fitted to the female portion 26, the columnar portion 30 and the peripheral surface of the cylindrical space 34 are separated by a gap G. As a result, the relative displacement of the first plate unit 16a and the second plate unit 16b, particularly the displacement in the stacking direction X, is allowed by the amount of the gap G.
- a notch 36 extending substantially parallel to the flat plate-shaped space 32 at a predetermined distance from the flat plate-shaped space 32 in the vicinity of the female portion 26 in the horizontal direction Y is provided.
- the cutouts 36 may be arranged on both sides of the female portion 26, or may be arranged on only one side.
- the plurality of plate units 16 have grooves 38 arranged in a row in a state of being connected to each other on the outside of the terminal opening 20.
- groove portions 38 are provided at both ends of the main body portion 18 having a substantially rectangular shape in the longitudinal direction.
- Each groove 38 is located outside the terminal opening 20 in the horizontal direction Y and extends in the stacking direction X. Therefore, at both ends of the bus bar plate 4 in the horizontal direction Y, guide grooves 40 formed of groove portions 38 of each plate unit 16 and extending in the stacking direction X are provided. Since each plate unit 16 has a groove 38, the creepage distance between each output terminal 14 and the outside of the battery module 1 can be extended.
- the creepage distance can be secured more reliably. Further, since the voltage detection line and the duct structure of the gas discharged from each battery 8 are provided in the central region of the bus bar plate 4 in the horizontal direction Y, it is not possible to provide the groove portion 38 having a height in the vertical direction Z. Have difficulty. On the other hand, if it is the region outside the terminal opening 20, the groove 38 can be easily provided.
- the guide groove 40 is used in the assembly process of the battery module 1.
- 3 (A) to 3 (C) are views showing an assembly process of the battery module 1.
- a plurality of plate units 16 are connected to each other by a connecting mechanism 22 to assemble the bus bar plate 4.
- the fixing rod 42 is fitted into the pair of guide grooves 40 of the bus bar plate 4.
- the fixing rod 42 extends from one end side to the other end side of the bus bar plate 4 in the stacking direction X. Therefore, the fixing rod 42 is fitted into each groove 38 of the plurality of plate units 16.
- a plurality of batteries 8 and inter-cell separators are alternately laminated to assemble the battery laminate 2.
- the battery laminate 2 is sandwiched between a pair of end plates and restrained by a pair of restraint members. After that, the bus bar plate 4 in which the fixing rod 42 is fitted in the guide groove 40 is placed on the terminal arrangement surface 2a of the battery laminate 2.
- the bus bar plate 4 when the bus bar plate 4 is placed on the terminal arrangement surface 2a, the output terminal 14 is exposed from the terminal opening 20 of each plate unit 16.
- the fixing rod 42 By fitting the fixing rod 42 into the guide groove 40 of the bus bar plate 4, it is possible to prevent the plate units 16 from being displaced from each other when the bus bar plate 4 is placed on the terminal arrangement surface 2a.
- the terminal opening 20 of each plate unit 16 and the output terminal 14 of each battery 8 can be easily positioned. Therefore, the bus bar plate 4 can be easily placed on the terminal arrangement surface 2a.
- the bus bar 6 After the bus bar plate 4 is placed on the terminal arrangement surface 2a, the bus bar 6 is placed in the terminal opening 20 of each plate unit 16.
- a voltage detection line (not shown) is also placed on the bus bar plate 4. Therefore, the bus bar plate 4 also functions as a support plate for the voltage detection line.
- each bus bar 6 is electrically connected to an output terminal 14 exposed from the terminal opening 20.
- a voltage detection line is connected to each bus bar 6 by laser welding or the like.
- the fixing rod 42 is removed from the guide groove 40.
- the battery module 1 is obtained.
- a cover plate (not shown) may be placed on the upper surface of the bus bar plate 4 after the fixing rod 42 is removed from the guide groove 40.
- the bus bar plate 4 covers the terminal arrangement surface 2a in the battery laminate 2 having the plurality of stacked batteries 8 and electrically connects the output terminals 14 to each other. It is a member that supports.
- the bus bar plate 4 includes a plurality of plate units 16 arranged for each of the plurality of batteries 8. Each plate unit 16 is arranged between a pair of terminal openings 20 for exposing a pair of output terminals 14 of the corresponding battery 8 and a pair of terminal openings 20, and adjacent plate units 16 are connected to each other. It has a connecting mechanism 22 and a connecting mechanism 22.
- the connecting mechanism 22 fits the male portion 24 arranged in the first plate unit 16a of the adjacent first plate unit 16a and the second plate unit 16b and the male portion 24 arranged in the second plate unit 16b. It is composed of a female part 26. The male portion 24 and the female portion 26 are fitted with a gap G in which the first plate unit 16a and the second plate unit 16b allow a predetermined amount of displacement of the battery 8 in the stacking direction X.
- the bus bar plate 4 By forming the bus bar plate 4 into a structure in which a plurality of plate units 16 are connected, that is, by dividing the bus bar plate 4 into a plurality of parts, the bus bar plate 4 is compared with the case where the bus bar plate is composed of a single plate. It is possible to suppress the occurrence of warpage at the end of the bus. Therefore, according to the present embodiment, it is possible to suppress the occurrence of warpage at the end portion of the bus bar plate 4 while increasing the size of the bus bar plate 4 in accordance with the increase in the number of stacked batteries 8.
- the male portion 24 and the female portion 26 constituting the connecting mechanism 22 of the present embodiment are fitted with a gap G that allows displacement of the plurality of connected plate units 16 in the stacking direction X. That is, the plurality of plate units 16 are connected to each other with a predetermined degree of freedom in position.
- the size of the gap G can be appropriately set based on the empirical knowledge of the designer or the experiment or simulation by the designer according to the expansion amount of the battery 8 and the number of layers.
- the dimensional accuracy tends to decrease as the size increases. If the dimensions of the bus bar plate do not match the dimensions of the battery laminate 2, it is difficult to attach the bus bar plate to the battery laminate 2.
- the dimensions of the entire bus bar plate 4 can be freely adjusted within a predetermined range.
- the bus bar plate 4 is divided into a plurality of plate units 16, the dimensions of each plate unit 16 are naturally smaller than the dimensions of the entire bus bar plate 4. Therefore, the dimensional accuracy of each plate unit 16 can be improved. As a result, even if the bus bar plate 4 is increased in size, it can be avoided that the attachment to the battery laminate 2 becomes difficult.
- the bus bar plate 4 has a structure in which a plurality of plate units 16 are connected, the size can be easily changed by adjusting the number of plate units 16. Therefore, it is possible to flexibly respond to changes in the number of stacked batteries 8. From the above, according to the present embodiment, it is possible to provide the bus bar plate 4 capable of responding to an increase in the number of stacked batteries 8.
- each plate unit 16 of the present embodiment has grooves 38 arranged in a row in a state of being connected to each other on the outside of the terminal opening 20. As a result, the creepage distance between each output terminal 14 and the outside of the battery module 1 can be extended. Further, the guide groove 40 is formed by the groove portions 38 arranged in a row, and the fixing rod 42 is fitted into the guide groove 40 in the process of assembling the battery module 1. Thereby, when the bus bar plate 4 is placed on the battery laminate 2, the relative displacement of each plate unit 16 can be regulated. Therefore, the assembly process of the battery module 1 can be simplified.
- FIG. 4 is a perspective view of a part of the bus bar plate 4 according to the second embodiment as viewed from diagonally above.
- FIG. 5 is a perspective view of a part of the bus bar plate 4 according to the second embodiment as viewed from diagonally below.
- the bus bar plate 4 includes a plurality of plate units 16.
- the first plate unit 16a has a main body portion 18 and a first protruding portion 44.
- the main body 18 is a substantially rectangular plate-shaped member that overlaps with the corresponding first battery 8a when viewed from the first direction (vertical direction Z in the present embodiment) in which the bus bar plate 4 and the battery laminate 2 are arranged.
- the first protruding portion 44 protrudes from the main body portion 18 toward the second plate unit 16b and overlaps with the second plate unit 16b when viewed from the first direction.
- the first protruding portion 44 has a plate shape long in the horizontal direction Y, and is arranged so that its main surface faces the vertical direction Z. Further, the first protruding portion 44 is integrally molded with the main body portion 18.
- the first plate unit 16a and the second plate unit 16b By providing the first protrusion 44 on the first plate unit 16a, when the first plate unit 16a and the second plate unit 16b are relatively displaced, the first plate unit 16a and the second plate unit 16b It is possible to prevent the terminal arrangement surface 2a from being exposed from the gap. As a result, the creepage distance between the output terminal 14 and the outside of the battery module 1 can be more reliably maintained.
- the second plate unit 16b has a main body portion 18 and a second protruding portion 46.
- the main body 18 is a substantially rectangular plate-shaped member that overlaps with the corresponding second battery 8b when viewed from the first direction.
- the second protruding portion 46 protrudes from the main body portion 18 toward the first plate unit 16a and overlaps with the first plate unit 16a when viewed from the first direction.
- the second protruding portion 46 has a plate shape long in the horizontal direction Y, and is arranged so that its main surface faces the vertical direction Z. Further, the second protruding portion 46 is integrally molded with the main body portion 18.
- the exposure of the terminal arrangement surface 2a can be further suppressed.
- the creepage distance between the output terminal 14 and the outside of the battery module 1 can be more reliably maintained.
- the first protruding portion 44 and the second protruding portion 46 of the present embodiment are arranged so as to sandwich the connecting mechanism 22 in the horizontal direction Y. Further, the first protruding portion 44 is aligned so that the lower main surface is flush with the lower main surface of the main body portion 18. Then, the first protruding portion 44 is inserted between the main body portion 18 of the second plate unit 16b and the second battery 8b. The second protruding portion 46 is aligned so that the lower main surface is flush with the lower main surface of the main body 18. Then, the second protruding portion 46 is inserted between the main body portion 18 of the first plate unit 16a and the first battery 8a.
- the adjacent first plate unit 16a and the second plate unit 16b overlap each other so that the first plate unit 16a is on the bottom and the second plate unit 16b is on the top in the region on one end side in the horizontal direction Y, and the horizontal direction In the region on the other end side of Y, the first plate unit 16a overlaps with the second plate unit 16b at the bottom.
- the main body 18 of the second plate unit 16b has a first recess 48 that is recessed on the lower surface facing the terminal arrangement surface 2a so as to be separated from the second battery 8b.
- the first recess 48 is arranged so as to overlap the first protrusion 44 when viewed from the stacking direction X.
- the first recess 48 is connected to the surface of the main body 18 facing the first plate unit 16a.
- the main body 18 of the first plate unit 16a has a second recess 50 recessed on the lower surface facing the terminal arrangement surface 2a so as to be separated from the first battery 8a.
- the second recess 50 is arranged so as to overlap the second protrusion 46 when viewed from the stacking direction X.
- the second recess 50 is connected to the surface of the main body 18 facing the second plate unit 16b side.
- the lower surface of the bus bar plate 4 facing the battery stack 2 side can be flattened. As a result, it is possible to prevent a gap from being generated between the bus bar plate 4 and the terminal arrangement surface 2a. Therefore, the creepage distance between each output terminal 14 and the outside of the battery module 1 can be more reliably maintained.
- the main body 18 of the first plate unit 16a has a positioning protrusion 52 protruding toward the second plate unit 16b.
- the positioning protrusion 52 has a triangular shape when viewed from the vertical direction Z, and protrudes so that the width in the horizontal direction Y gradually decreases as the distance from the main body 18 increases.
- the main body 18 of the second plate unit 16b has a positioning notch 54 on the surface facing the first plate unit 16a.
- the positioning notch 54 has a triangular shape when viewed from the vertical direction Z, and is recessed so that the width in the horizontal direction Y gradually decreases as the distance from the first plate unit 16a increases.
- the positioning protrusion 52 and the positioning notch 54 are arranged so as to overlap each other when viewed from the stacking direction X.
- the positioning protrusion 52 included in the first plate unit 16a is arranged on the upper surface of the first protrusion 44.
- the positioning protrusion 52 is fitted into the positioning notch 54.
- the first plate unit 16a and the second plate unit 16b can be positioned with each other, particularly in the horizontal direction Y.
- the main body 18 of the second plate unit 16b has a positioning protrusion 52 protruding toward the first plate unit 16a.
- the main body 18 of the first plate unit 16a has a positioning notch 54 on the surface facing the second plate unit 16b.
- the positioning protrusion 52 and the positioning notch 54 are arranged so as to overlap each other when viewed from the stacking direction X.
- the positioning protrusion 52 included in the second plate unit 16b is arranged on the upper surface of the second protrusion 46.
- the positioning protrusion 52 and the positioning notch 54 are arranged so as to sandwich the connecting mechanism 22 in the horizontal direction Y. As a result, the first plate unit 16a and the second plate unit 16b can be positioned more reliably.
- Each plate unit 16 has a male portion 24, a first protruding portion 44, a second recess 50, a positioning protrusion 52, and a positioning notch 54 on one long side surface side of the main body portion 18, and the other long side surface side. It has a female portion 26, a first recess 48, a second protrusion 46, a positioning notch 54, and a positioning protrusion 52. As a result, each plate unit 16 can be connected to the plate units 16 on both sides.
- FIG. 6 is a perspective view of a part of the bus bar plate 4 according to the third embodiment as viewed from diagonally above.
- the bus bar plate 4 includes a plurality of plate units 16.
- the first plate unit 16a has one of the position-regulating convex portion 56 and the position-regulating concave portion 58 that are fitted to each other in the stacking direction of the battery 8. It is provided outside the terminal opening 20 in a direction orthogonal to X (horizontal direction Y in this embodiment).
- the first plate unit 16a has one of them on the outside of at least one terminal opening 20.
- the second plate unit 16b has the other of the position-regulating convex portion 56 and the position-regulating concave portion 58 outside the terminal opening 20 in a direction orthogonal to the stacking direction X of the battery 8.
- the second plate unit 16b has the other outside the opening 20 for at least one terminal.
- the position-regulating convex portion 56 has a substantially plate-like shape, is provided so that its main surface faces the vertical direction Z, and projects toward the adjacent plate unit 16.
- the position regulating recess 58 has a recess shape corresponding to the shape of the position regulating convex portion 56.
- the first plate unit 16a of the present embodiment has a position-regulating convex portion 56 on the outer side of one terminal opening 20 in the horizontal direction Y, and is on the outer side of the other terminal opening 20 in the horizontal direction Y. It has a position regulating recess 58.
- the second plate unit 16b has a position-regulating recess 58 at a position overlapping the position-regulating convex portion 56 of the first plate unit 16a in the stacking direction X, and a position-regulating recess 58 of the first plate unit 16a in the stacking direction X.
- a position-regulating convex portion 56 is provided at a position overlapping the 58.
- the position-regulating convex portion 56 enters the position-regulating concave portion 58 and fits into each other.
- the first plate unit 16a and the second plate unit 16b rotate relatively with the connecting mechanism 22 as the rotation axis. It can effectively suppress the movement.
- the installation space for the position-regulating convex portion 56 and the position-regulating concave portion 58 can be increased. It can be easily secured.
- Each plate unit 16 has a position-regulating convex portion 56 on one long side surface side and a position-regulating concave portion 58 on the other long side surface side at one end of the main body portion 18 in the horizontal direction Y. Further, at the other end of the main body 18 in the horizontal direction Y, a position-regulating recess 58 is provided on one long side surface side, and a position-regulating convex portion 56 is provided on the other long side surface.
- the position-regulating protrusions 56 of each plate unit 16 can be fitted to the position-regulating recesses 58 of the plate units 16 on both sides, and the position-regulating recesses 58 of each plate unit 16 can be fitted to the plate units 16 on both sides. It can be fitted with the position-regulating convex portion 56 of.
- the protruding length L1 of the position-regulating convex portion 56 is larger than the protruding length L2 of the male portion 24. That is, the dimension of the stacking direction X of the position-regulating convex portion 56 is larger than the dimension of the stacking direction X of the male portion 24, and the tip of the position-regulating convex portion 56 is adjacent to the tip of the male portion 24. It sticks out to the side. Therefore, when connecting the first plate unit 16a and the second plate unit 16b, the position-regulating convex portion 56 enters the position-regulating recess 58 before the male portion 24 starts to enter the female portion 26. start.
- the position-regulating convex portion 56 and the position-regulating concave portion 58 serve as guides for determining the posture of each plate unit 16 when connecting the first plate unit 16a and the second plate unit 16b.
- the assembly process of the bus bar plate 4 can be simplified. It is also possible to provide both the position-regulating convex portion 56, the position-regulating concave portion 58, and the groove portion 38 in each plate unit 16.
- the connecting mechanism 22 of the present embodiment has two sets of male parts 24 and female parts 26.
- the first plate unit 16a has a male portion 24 and a female portion 26 on a surface facing the second plate unit 16b side.
- the second plate unit 16b has a female portion 26 and a male portion 24 on the surface facing the first plate unit 16a.
- the male portion 24 of the first plate unit 16a and the female portion 26 of the second plate unit 16b are arranged so as to overlap each other when viewed from the stacking direction X.
- the female portion 26 of the first plate unit 16a and the male portion 24 of the second plate unit 16b are arranged so as to overlap each other when viewed from the stacking direction X.
- the male portion 24 and the female portion 26 provided on the first plate unit 16a are arranged close to each other in the horizontal direction Y.
- the male portion 24 and the female portion 26 provided on the second plate unit 16b are arranged close to each other in the horizontal direction Y.
- each plate unit 16 has a male portion 24 and a female portion 26 on both long sides of the main body portion 18. As a result, each plate unit 16 can be connected to the plate units 16 on both sides.
- the plate unit 16 of the present embodiment has a rotationally symmetric shape twice when viewed from the first direction (vertical direction Z in the present embodiment) in which the bus bar plate 4 and the battery laminate 2 are arranged. That is, each plate unit 16 has a rotationally symmetric shape centered on an axis extending in the first direction through an intermediate point between the stacking direction X of the battery 8 and the direction orthogonal to the stacking direction X. Therefore, the first plate unit 16a and the second plate unit 16b have the same shape, and when the first plate unit 16a is rotated, it becomes the second plate unit 16b. As a result, it is possible to suppress an increase in the number of parts of the bus bar plate 4 and eventually the battery module 1, and it is possible to simplify the assembly work.
- This rotationally symmetric shape has a male portion 24, a female portion 26, a positioning protrusion 52, a positioning notch 54, a position regulating convex portion 56, and a position on both side surfaces of the battery 8 of each plate unit 16 in the stacking direction X.
- the regulating recess 58 is provided, and each structure provided on one surface and each structure provided on the other surface are provided at rotationally symmetric positions, and the first protruding portion 44 provided on one surface and the other surface are provided.
- the second protrusion 46 provided in the above is provided at a rotationally symmetric position, and the second concave portion 50 provided on one surface and the first concave portion 48 provided on the other surface are provided at rotationally symmetric positions. can do.
- a plurality of batteries 8 to which the plate unit 16 is fixed and inter-cell separators are alternately laminated to assemble the battery laminate 2.
- each battery 8 is pressed in the stacking direction X, and the adjacent plate units 16 are connected to each other by the connecting mechanism 22.
- the bus bar plate 4 is assembled at the same time as the battery laminate 2.
- the bus bar 6 is placed in the terminal opening 20 of each plate unit 16 and is electrically connected to the output terminal 14 exposed from the terminal opening 20.
- a voltage detection line is also placed on the bus bar plate 4 and is electrically connected to the bus bar 6. As a result, the battery module 1 is obtained.
- FIG. 8A is a perspective view of the second plate unit 16b according to the second modification as viewed from the first plate unit 16a side.
- FIG. 8B is a perspective view of the first plate unit 16a according to the second modification as viewed from the second plate unit 16b side.
- the second plate unit 16b has a main body portion 18 and a first hole portion 60 provided on a surface of the main body portion 18 facing the first plate unit 16a side.
- the first hole portion 60 has an opening shape corresponding to the first protruding portion 44 when viewed from the stacking direction X.
- the first protruding portion 44 of the first plate unit 16a is inserted into the first hole portion 60.
- the upper surface and the lower surface of the first protruding portion 44 are in contact with the top surface (inner upper surface) and the bottom surface (inner lower surface) of the first hole portion 60. Therefore, by inserting the first protruding portion 44 into the first hole portion 60, the creepage distance between the output terminal 14 of each battery 8 and the outside of the battery module 1 can be further extended.
- the first plate unit 16a has a main body portion 18 and a second hole portion 62 provided on a surface of the main body portion 18 facing the second plate unit 16b side.
- the second hole portion 62 has an opening shape corresponding to the second protruding portion 46 when viewed from the stacking direction X.
- the second protruding portion 46 of the second plate unit 16b is inserted into the second hole portion 62.
- the upper surface and the lower surface of the second protruding portion 46 are in contact with the top surface and the bottom surface of the second hole portion 62. Therefore, by inserting the second protruding portion 46 into the second hole portion 62, the creepage distance between the output terminal 14 of each battery 8 and the outside of the battery module 1 can be further extended.
- the number of batteries 8 included in the battery module 1 is not particularly limited.
- the structure of each part of the battery module 1 including the fastening structure of the end plate and the restraining member is not particularly limited.
- the battery 8 may have a cylindrical shape or the like.
- each plate unit 16 and each battery 8 are associated with each other on a one-to-one basis, but the configuration is not particularly limited to this.
- an aggregate of several batteries 8 may be associated with one plate unit 16. That is, each plate unit 16 may be arranged for each of the plurality of batteries 8, or the plurality of batteries 8 are grouped into a plurality of aggregates composed of the plurality of batteries 8 and each of them is arranged. It may be arranged with respect to the aggregate. Further, one plate unit 16 may be provided for one battery 8 and another plate unit 16 may be provided for an aggregate.
- the number of plate units 16 constituting the bus bar plate 4 can be reduced.
- the size of the main body 18 of the first plate unit 16a is doubled in the stacking direction X.
- two terminal openings 20 are arranged side by side in the stacking direction X at both ends of the main body 18 in the horizontal direction Y.
- the main body 18 of the first plate unit 16a It overlaps with the first assembly, and the main body 18 of the second plate unit 16b overlaps with the second assembly. Further, the first protruding portion 44 of the first plate unit 16a is inserted between the second plate unit 16b and the second assembly, and the second protruding portion 46 of the second plate unit 16b is the first plate unit 16a. Is inserted between and the first assembly.
- Embodiments may be specified by the items described below.
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Abstract
電池の積層数の増加に対応可能なバスバープレートを提供するために、バスバープレート(4)は、複数のプレートユニット(16)を備える。各プレートユニット(16)は、1つの電池(8)またはいくつかの電池(8)の集合体に対応して配置され、対応する電池(8)が有する出力端子(14)を露出させる端子用開口部(20)と、隣り合うプレートユニット(16)どうしを連結する連結機構(22)と、を有する。連結機構(22)は、隣り合う2つのプレートユニット(16)のうち一方に配置される雄部(24)と、他方に配置されて雄部(24)が嵌合する雌部(26)とで構成される。雄部(24)および雌部(26)は、連結される2つのプレートユニット(16)の電池(8)の積層方向(X)への所定量の変位を許容する隙間をもって嵌合する。
Description
本発明は、バスバープレートに関する。
例えば車両用等の高い出力電圧が要求される電源として、複数個の電池が電気的に接続された電池モジュールが知られている。一般に電池モジュールでは、複数個の電池が積層され、隣り合う電池がバスバーを介して電気的に接続されていた。また、例えば特許文献1に開示されるように、電池モジュールは、電池積層体の端子配置面を覆いバスバーを支持するバスバープレートを有していた。電池積層体の端子配置面をバスバープレートで覆うことで、各出力端子間の沿面距離を確保することができる。また、バスバープレートは、各電池の電圧を検出する電圧検出線を支持する支持プレートとしても機能することができる。
近年、電源の高容量化の要求にともない、電源に含まれる電池の数が増加する傾向にある。電源の高容量化を実現する上では、電池モジュールの数を増やすことも考えられるが、1台の電池モジュールに積層される電池の数を増やす方が電源のコスト面でより有効である。つまり、電池モジュールの数を維持しつつ各電池モジュールに積層される電池の数を増やす方法によれば、電源を構成する部品の増加を抑制しつつ電源の高容量化を図ることができるため、コスト増加を抑制することができる。電池の積層数が増加すれば、当然にバスバープレートの寸法を大きくする必要がある。しかしながら、バスバープレートを大型化すると、特にバスバープレートの端部において反りが生じやすくなる。端部における反りの発生によってバスバープレートが変形すると、各出力端子間の沿面距離の確保や電圧検出線の支持が困難になるといった弊害が生じ得る。このため、大型化しても端部に反りが生じにくいバスバープレートが望まれる。
また、一般に電池は、使用にともなって膨張収縮する傾向がある。電池の積層数が増加すると電池積層体の寸法変化が大きくなり、バスバープレートにかかる負荷が大きくなる。バスバープレートに過度の負荷がかかれば、バスバープレートが破損してしまうおそれがある。このため、電池の積層数が増加しても破損しにくいバスバープレートが望まれる。
本発明はこうした状況に鑑みてなされたものであり、その目的は、電池の積層数の増加に対応可能なバスバープレートを提供することになる。
本発明のある態様は、積層された複数の電池を有する電池積層体における各電池の出力端子が配置される面を覆い、出力端子どうしを電気的に接続するバスバーを支持するバスバープレートである。このバスバープレートは、複数のプレートユニットを備える。各プレートユニットは、複数の電池における1つの電池、またはいくつかの電池の集合体に対応して配置され、対応する電池が有する出力端子を露出させる端子用開口部と、隣り合うプレートユニットどうしを連結する連結機構と、を有する。端子用開口部は、電池の積層方向と直交する方向における各プレートユニットの両端に設けられる。連結機構は、電池の積層方向と直交する方向において端子用開口部よりも内側に設けられ、隣り合う第1プレートユニットおよび第2プレートユニットのうち第1プレートユニットに配置される雄部と、第2プレートユニットに配置されて雄部が嵌合する雌部とで構成される。雄部および雌部は、第1プレートユニットおよび第2プレートユニットの電池の積層方向への所定量の変位を許容する隙間をもって嵌合する。
なお、以上の構成要素の任意の組合せ、本発明の表現を方法、装置、システムなどの間で変換したものもまた、本発明の態様として有効である。
本発明によれば、電池の積層数の増加に対応可能なバスバープレートを提供することができる。
以下、本発明を好適な実施の形態をもとに図面を参照しながら説明する。実施の形態は、発明を限定するものではなく例示であって、実施の形態に記述されるすべての特徴やその組み合わせは、必ずしも発明の本質的なものであるとは限らない。各図面に示される同一または同等の構成要素、部材、処理には、同一の符号を付するものとし、適宜重複した説明は省略する。また、各図に示す各部の縮尺や形状は、説明を容易にするために便宜的に設定されており、特に言及がない限り限定的に解釈されるものではない。また、本明細書または請求項中に「第1」、「第2」等の用語が用いられる場合には、特に言及がない限りこの用語はいかなる順序や重要度を表すものでもなく、ある構成と他の構成とを区別するためのものである。また、各図面において実施の形態を説明する上で重要ではない部材の一部は省略して表示する。
(実施の形態1)
図1は、実施の形態1に係るバスバープレートを備える電池モジュールの分解斜視図である。電池モジュール1は、電池積層体2と、バスバープレート4と、複数のバスバー6と、を備える。電池積層体2は、積層された複数の電池8を有する。各電池8は、例えば、リチウムイオン電池、ニッケル-水素電池、ニッケル-カドミウム電池等の充電可能な二次電池である。電池8は、いわゆる角形電池であり、扁平な直方体形状の外装缶10を有する。外装缶10の一面には略長方形状の開口(図示せず)が設けられ、この開口を介して外装缶10に電極体や電解液等が収容される。外装缶10の開口には、外装缶10を封止する封口板12が設けられる。
図1は、実施の形態1に係るバスバープレートを備える電池モジュールの分解斜視図である。電池モジュール1は、電池積層体2と、バスバープレート4と、複数のバスバー6と、を備える。電池積層体2は、積層された複数の電池8を有する。各電池8は、例えば、リチウムイオン電池、ニッケル-水素電池、ニッケル-カドミウム電池等の充電可能な二次電池である。電池8は、いわゆる角形電池であり、扁平な直方体形状の外装缶10を有する。外装缶10の一面には略長方形状の開口(図示せず)が設けられ、この開口を介して外装缶10に電極体や電解液等が収容される。外装缶10の開口には、外装缶10を封止する封口板12が設けられる。
封口板12には、長手方向の一端寄りに正極の出力端子14が設けられ、他端寄りに負極の出力端子14が設けられる。一対の出力端子14はそれぞれ、電極体を構成する正極板、負極板と電気的に接続される。以下では適宜、正極の出力端子14を正極端子14aと称し、負極の出力端子14を負極端子14bと称する。また、出力端子14の極性を区別する必要がない場合、正極端子14aと負極端子14bとをまとめて出力端子14と称する。外装缶10、封口板12および出力端子14は導電体であり、例えば金属製である。封口板12と外装缶10の開口とは、例えばレーザ溶接により接合される。各出力端子14は、封口板12に形成された貫通孔(図示せず)に挿通される。各出力端子14と各貫通孔との間には、絶縁性のシール部材(図示せず)が介在する。
本実施の形態の説明では、便宜上、封口板12を電池8の上面、封口板12と対向する外装缶10の底面を電池8の下面とする。また、電池8は、上面および下面をつなぐ2つの主表面を有する。この主表面は、電池8が有する6つの面のうち面積の最も大きい面である。また、主表面は、上面および下面の長辺と接続される長側面である。上面、下面および2つの主表面を除いた残り2つの面は、電池8の側面とする。この側面は、上面および下面の短辺と接続される一対の短側面である。
また、便宜上、電池積層体2において電池8の上面側の面を電池積層体2の上面とし、電池8の下面側の面を電池積層体2の下面とし、電池8の側面側の面を電池積層体2の側面とする。これらの方向および位置は、便宜上規定したものである。したがって、例えば、本発明において上面と規定された部分は、下面と規定された部分よりも必ず上方に位置することを意味するものではない。
封口板12には、一対の出力端子14の間に安全弁(図示せず)が設けられる。安全弁は、各電池8が電池内部のガスを噴出するための機構である。安全弁は、外装缶10の内圧が所定値以上に上昇した際に開弁して、内部のガスを放出できるように構成される。安全弁は、例えば封口板12の一部に設けられる、他部よりも厚さが薄い薄肉部と、この薄肉部の表面に形成される線状の溝とで構成される。
また、各電池8は、絶縁フィルム(図示せず)を有する。絶縁フィルムは、例えば筒状のシュリンクチューブであり、外装缶10を内部に通した後に加熱される。これにより、絶縁フィルムは収縮し、外装缶10の2つの主表面、2つの側面および底面を被覆する。絶縁フィルムにより、隣り合う電池8間、あるいは電池8とエンドプレートや拘束部材との間の短絡を抑制することができる。
複数の電池8は、隣り合う電池8の主表面同士が対向するようにして所定の間隔で積層される。なお、「積層」は、任意の1方向に複数の部材を並べることを意味する。したがって、電池8の積層には、複数の電池8を水平に並べることも含まれる。本実施の形態では、電池8は水平に積層されている。したがって、電池8の積層方向Xは、水平に延びる方向である。以下では適宜、水平で且つ積層方向Xに垂直な方向を水平方向Yとし、積層方向Xおよび水平方向Yに対し垂直な方向を鉛直方向Zとする。
また、各電池8は、出力端子14が同じ方向を向くように配置される。本実施の形態の各電池8は、出力端子14が鉛直方向上方を向くように配置される。したがって、電池積層体2の上面は、各電池8の出力端子14が配置される端子配置面2aを構成する。また、各電池8は、隣接する電池8を直列に接続する場合、一方の電池8の正極端子14aと他方の電池8の負極端子14bとが隣り合うように積層される。また、隣接する電池8を並列に接続する場合、一方の電池8の正極端子14aと他方の電池8の正極端子14aとが隣り合うように積層される。
電池積層体2は、複数のセル間セパレータ(図示せず)を有する。セル間セパレータは、絶縁スペーサとも呼ばれ、例えば絶縁性を有する樹脂シートからなる。セル間セパレータを構成する樹脂としては、ポリプロピレン(PP)、ポリブチレンテレフタレート(PBT)、ポリカーボネート(PC)、ノリル(登録商標)樹脂(変性PPE)等の熱可塑性樹脂が例示される。セル間セパレータは、隣接する2つの電池8の間に配置されて、当該2つの電池8間を電気的に絶縁する。
電池積層体2は、一対のエンドプレート(図示せず)で挟まれる。一対のエンドプレートは、電池8の積層方向Xにおける電池積層体2の両端に配置される。一対のエンドプレートは、積層方向Xにおける両端に位置する電池8と、外端セパレータ(図示せず)を介して隣り合う。外端セパレータは、セル間セパレータと同じ樹脂材料で構成することができる。各エンドプレートは、鉄、ステンレス鋼、アルミニウム等の金属で構成される金属板である。エンドプレートと電池8との間に外端セパレータが介在することで、両者が絶縁される。
電池積層体2と一対のエンドプレートとは、一対の拘束部材(図示せず)によって拘束される。一対の拘束部材は、バインドバーとも呼ばれ、電池8の積層方向Xに長い長尺状の部材である。一対の拘束部材は、水平方向Yに配列される。一対の拘束部材は、金属製であり、例えば鉄やステンレス鋼からなる。
複数の電池8と複数のセル間セパレータとが交互に配列され、これらが外端セパレータを介して一対のエンドプレートで積層方向Xに挟まれる。この状態で、各拘束部材の積層方向Xにおける両端部と一対のエンドプレートとがねじ止め等により固定されることで、複数の電池8が積層方向Xにおいて締め付けられて拘束される。これにより、各電池8は、積層方向Xにおいて位置決めされる。セパレータ、エンドプレートおよび拘束部材は、公知の構造を有するため、図示および詳細な説明を省略する。
電池積層体2の端子配置面2aには、バスバープレート4が載置される。バスバープレート4は、端子配置面2aを覆う板状の部材である。バスバープレート4は、複数の電池8のそれぞれに対して配置される複数のプレートユニット16を備える。バスバープレート4は、複数のプレートユニット16が連結されて、全体で板状をなしている。
各プレートユニット16は例えば、ポリプロピレン(PP)、ポリブチレンテレフタレート(PBT)、ポリカーボネート(PC)、ノリル(登録商標)樹脂(変性PPE)等の樹脂で構成される。また、各プレートユニット16は、本体部18と、一対の端子用開口部20と、連結機構22と、を有する。
本体部18は、バスバープレート4および電池積層体2が並ぶ第1方向(本実施の形態では鉛直方向Z)から見て、対応する電池8と重なる。本体部18は、おおよそ電池8の上面に合わせた形状を有する。具体的には、本体部18は、水平方向Yに長い略長方形板状の部材である。
一対の端子用開口部20は、対応する電池8が有する一対の出力端子14を露出させる開口である。各プレートユニット16は、対応する電池8、つまり自身が載置される電池8の一対の出力端子14と鉛直方向Zで重なる位置に、一対の端子用開口部20を有する。一対の端子用開口部20は、略長方形状である本体部18の長手方向の両端に設けられる。つまり、端子用開口部20は、電池8の積層方向Xと直交する方向(本実施の形態では水平方向Y)における各プレートユニット16の両端に設けられる。
各端子用開口部20にはバスバー6が載置される。複数のバスバー6は、バスバープレート4によって支持される。各バスバー6は、隣り合う電池8の出力端子14どうしを電気的に接続する、おおよそ帯状の金属部材である。バスバー6は、一端側が一方の電池8の出力端子14に、他端側が他方の電池8の出力端子14に、それぞれ電気的に接続される。バスバー6と出力端子14とは、例えばレーザ溶接や超音波接合により接合される。なお、バスバー6は、隣接する複数個の電池8における同極性の出力端子14どうしを並列接続して電池ブロックを形成し、さらに電池ブロックどうしを直列接続する場合もある。
連結機構22は、隣り合うプレートユニット16どうしを連結する機構であり、一対の端子用開口部20の並ぶ方向(本実施の形態では水平方向Y)において一対の端子用開口部20の間に配置される。つまり、連結機構22は、電池8の積層方向Xと直交する方向において端子用開口部20よりも内側に設けられる。本実施の形態の連結機構22は、略長方形状である本体部18の長手方向のおおよそ中央部に設けられる。なお、各プレートユニット16は、電池8の安全弁と鉛直方向Zで重なる位置に、安全弁を露出させる開口(図示せず)を有する。連結機構22は、この開口と干渉しない位置に設けられる。また、連結機構22は、本体部18と一体成形される。
図2は、バスバープレート4の連結機構22を含む領域を拡大して示す斜視図である。図2に示すように、連結機構22は、雄部24と、雌部26とで構成される。雄部24は、隣り合う任意の第1プレートユニット16aおよび第2プレートユニット16bのうち第1プレートユニット16aに配置され、雌部26は第2プレートユニット16bに配置される。各プレートユニット16は、本体部18の一方の長側面に雄部24を有し、他方の長側面に雌部26を有する。これにより、各プレートユニット16を両隣のプレートユニット16と連結することができる。
雄部24は、第1プレートユニット16aの本体部18から第2プレートユニット16b側に突き出る凸形状の係合部である。雌部26は、第2プレートユニット16bの本体部18における第1プレートユニット16a側の面に設けられる凹形状の係合部である。雄部24は積層方向Xに突出し、雌部26は積層方向Xに窪んでいる。第1プレートユニット16aの雄部24が第2プレートユニット16bの雌部26に嵌合することで、第1プレートユニット16aと第2プレートユニット16bとが連結される。
本実施の形態の雄部24は、第2プレートユニット16b側に突出する平板部28と、平板部28の先端に配置される円柱部30と、で構成される。平板部28は、その厚み方向が水平方向Yを向くように設けられる。円柱部30は、その中心軸が鉛直方向Zを向くように設けられ、その周面が平板部28の第2プレートユニット16b側を向く側面に接続される。円柱部30の径は、平板部28の厚み(水平方向Yの寸法)よりも大きい。また、本実施の形態の雌部26は、平板部28に対応する平板状空間32と、平板状空間32の先端に配置されて円柱部30に対応する円柱状空間34と、で構成される。平板状空間32の厚み(水平方向Yの寸法)は、円柱部30の径よりも小さい。また、平板部28、円柱部30、平板状空間32および円柱状空間34は、それぞれ本体部18の下端から上端にかけて延在する。
雄部24と雌部26とを位置合わせした状態で、第1プレートユニット16aと第2プレートユニット16bとを互いに押し付けると、円柱部30が平板状空間32に圧入される。そして、円柱部30が平板状空間32を通過して円柱状空間34に進入する。これにより、雄部24が雌部26に嵌合する。第1プレートユニット16aと第2プレートユニット16bとが離間する方向の変位は、円柱状空間34に収まった円柱部30と、円柱部30も狭い平板状空間32を画成する側壁とが干渉し合うことで抑制される。
雄部24および雌部26は、第1プレートユニット16aおよび第2プレートユニット16bの電池8の積層方向Xへの所定量の変位を許容する隙間Gをもって嵌合する。つまり、雄部24が雌部26に嵌合した状態で、円柱部30と円柱状空間34の周面とは隙間Gだけ離間する。これにより、第1プレートユニット16aおよび第2プレートユニット16bの相対的な変位、特に積層方向Xにおける変位が、隙間Gの分だけ許容される。
なお、水平方向Yにおける雌部26の近傍には、平板状空間32と水平方向Yに所定の間隔をあけて、且つ平板状空間32と略平行に延びる切り欠き36が設けられることが好ましい。切り欠き36を設けることで、雄部24が雌部26に嵌め込まれる際に平板状空間32の幅が拡がりやすくなるため、雄部24を雌部26に嵌め込みやすくすることができる。なお、切り欠き36は、雌部26の両側に配置されてもよいし、片側のみに配置されてもよい。
図1に示すように、複数のプレートユニット16は、互いに連結された状態で一列に並ぶ溝部38を端子用開口部20の外側に有する。本実施の形態では、略長方形状である本体部18の長手方向の両端に溝部38が設けられている。各溝部38は、端子用開口部20よりも水平方向Yにおいて外側に位置し、積層方向Xに延びる。したがって、バスバープレート4の水平方向Yの両端部には、各プレートユニット16の溝部38で構成されて積層方向Xに延びるガイド溝40が設けられる。各プレートユニット16が溝部38を有することで、各出力端子14と電池モジュール1の外部との間の沿面距離を延ばすことができる。
溝部38の位置を各プレートユニット16の水平方向Yにおける両端部とすることで、より確実に沿面距離を確保することができる。また、水平方向Yにおけるバスバープレート4の中央領域には、電圧検出線や、各電池8から排出されるガスのダクト構造が設けられるため、鉛直方向Zに高さを有する溝部38を設けることは困難である。これに対し、端子用開口部20の外側の領域であれば、簡単に溝部38を設けることができる。
ガイド溝40は、電池モジュール1の組み立て工程において利用される。図3(A)~図3(C)は、電池モジュール1の組み立て工程を示す図である。まず、図3(A)に示すように、複数のプレートユニット16が連結機構22によって互いに連結されて、バスバープレート4が組み立てられる。そして、バスバープレート4の一対のガイド溝40に固定棒42が嵌め込まれる。固定棒42は、積層方向Xにおけるバスバープレート4の一端側から他端側にかけて延在する。したがって、複数のプレートユニット16の各溝部38に固定棒42が嵌め込まれる。
一方で、複数の電池8とセル間セパレータとが交互に積層されて電池積層体2が組み立てられる。電池積層体2は、一対のエンドプレートで挟まれ、一対の拘束部材で拘束される。その後、固定棒42がガイド溝40に嵌め込まれた状態のバスバープレート4が、電池積層体2の端子配置面2aに載置される。
図3(B)に示すように、バスバープレート4が端子配置面2aに載置されると、各プレートユニット16の端子用開口部20から出力端子14が露出する。バスバープレート4のガイド溝40に固定棒42を嵌め込むことで、バスバープレート4を端子配置面2aに載置する際に、各プレートユニット16が互いに変位することを抑制することができる。これにより、各プレートユニット16の端子用開口部20と各電池8の出力端子14とを簡単に位置決めすることができる。よって、バスバープレート4を簡単に端子配置面2aに載置することができる。バスバープレート4が端子配置面2aに載置された後、各プレートユニット16の端子用開口部20にバスバー6が載置される。また、電圧検出線(図示せず)もバスバープレート4に載置される。したがって、バスバープレート4は、電圧検出線の支持プレートとしても機能する。
図3(C)に示すように、各バスバー6は、端子用開口部20から露出する出力端子14に電気的に接続される。なお、一般にバスバー6の出力端子14への接続に先立って、各バスバー6にはレーザ溶接等により電圧検出線が接続される。各バスバー6が出力端子14に固定された後、固定棒42がガイド溝40から取り外される。これにより、電池モジュール1が得られる。なお、固定棒42をガイド溝40から取り外した後に、バスバープレート4の上面にカバープレート(図示せず)を載置してもよい。カバープレートをバスバープレート4に載置することで、電池8の出力端子14、バスバー6、電圧検出線等への結露水や塵埃等の接触が抑制される。
以上説明したように、本実施の形態に係るバスバープレート4は、積層された複数の電池8を有する電池積層体2における端子配置面2aを覆い、出力端子14どうしを電気的に接続するバスバー6を支持する部材である。バスバープレート4は、複数の電池8のそれぞれに対して配置される複数のプレートユニット16を備える。各プレートユニット16は、対応する電池8が有する一対の出力端子14を露出させる一対の端子用開口部20と、一対の端子用開口部20の間に配置され、隣り合うプレートユニット16どうしを連結する連結機構22と、を有する。
連結機構22は、隣り合う第1プレートユニット16aおよび第2プレートユニット16bのうち第1プレートユニット16aに配置される雄部24と、第2プレートユニット16bに配置されて雄部24が嵌合する雌部26とで構成される。雄部24および雌部26は、第1プレートユニット16aと第2プレートユニット16bとが電池8の積層方向Xへの所定量の変位を許容する隙間Gをもって嵌合する。
バスバープレート4を複数のプレートユニット16を連結した構造とすることで、つまりバスバープレート4を複数の部品に分割することで、バスバープレートが一枚板で構成される場合に比べて、バスバープレート4の端部において反りが生じることを抑制することができる。このため、本実施の形態によれば、電池8の積層数の増加に合わせてバスバープレート4の大型化を図りながら、バスバープレート4の端部における反りの発生を抑制することができる。
また、本実施の形態の連結機構22を構成する雄部24および雌部26は、連結される複数のプレートユニット16の積層方向Xへの変位を許容する隙間Gをもって嵌合する。つまり、複数のプレートユニット16は、所定の位置自由度をもって互いに連結される。これにより、電池8の膨張収縮による電池積層体2の寸法変化に対して、バスバープレート4の寸法を追従させることができる。隙間Gの大きさは、電池8の膨張量や積層数等に応じて、設計者の経験的知見または設計者による実験やシミュレーション等に基づき適宜設定することが可能である。
よって、電池8の積層数の増加にともなって電池積層体2の寸法変化が大きくなっても、バスバープレート4にかかる負荷が過大になることを回避することができる。また、この構造により、外部からバスバープレート4に加えられる衝撃や振動を吸収することができる。したがって、電池積層体2の寸法変化や、外部から加えられる衝撃等によってバスバープレート4が破損する可能性を低減することができる。また、バスバープレート4の破損を抑制するための変位・衝撃吸収構造を別個に設ける必要がないため、バスバープレート4の構造の複雑化と、これにともなうバスバープレート4の製造工程の複雑化とを抑制することができる。
また、一枚板のバスバープレートでは、大型化すると寸法精度の低下が起こりやすい。バスバープレートの寸法が電池積層体2の寸法に合わなければ、電池積層体2にバスバープレートを取り付けることは困難である。これに対し、複数のプレートユニット16の相対的な変位を許容する連結構造とすることで、バスバープレート4全体の寸法を所定の範囲で自由に調整することができる。また、バスバープレート4を複数のプレートユニット16に分割しているため、各プレートユニット16の寸法はバスバープレート4全体の寸法に比べて当然に小さくなる。このため、各プレートユニット16の寸法精度を高めることができる。これらにより、バスバープレート4を大型化しても、電池積層体2への取り付けが困難になることを回避することができる。
また、バスバープレート4は、複数のプレートユニット16が連結された構造であるため、プレートユニット16の数を調整することで、大きさを簡単に変更することができる。よって、電池8の積層数の変化に柔軟に対応することができる。以上より、本実施の形態によれば、電池8の積層数の増加に対応可能なバスバープレート4を提供することができる。
また、本実施の形態の各プレートユニット16は、互いに連結された状態で一列に並ぶ溝部38を端子用開口部20の外側に有する。これにより、各出力端子14と電池モジュール1の外部との間の沿面距離を延ばすことができる。また、一列に並ぶ溝部38によってガイド溝40が構成され、電池モジュール1を組み立てる過程でガイド溝40に固定棒42が嵌め込まれる。これにより、バスバープレート4を電池積層体2に載置する際に、各プレートユニット16の相対的な変位を規制することができる。よって、電池モジュール1の組み立て工程の簡略化を図ることができる。
(実施の形態2)
実施の形態2は、プレートユニット16の形状を除き、実施の形態1と共通の構成を有する。以下、本実施の形態について実施の形態1と異なる構成を中心に説明し、共通する構成については簡単に説明するか、あるいは説明を省略する。図4は、実施の形態2に係るバスバープレート4の一部分を斜め上方から見た斜視図である。図5は、実施の形態2に係るバスバープレート4の一部分を斜め下方から見た斜視図である。
実施の形態2は、プレートユニット16の形状を除き、実施の形態1と共通の構成を有する。以下、本実施の形態について実施の形態1と異なる構成を中心に説明し、共通する構成については簡単に説明するか、あるいは説明を省略する。図4は、実施の形態2に係るバスバープレート4の一部分を斜め上方から見た斜視図である。図5は、実施の形態2に係るバスバープレート4の一部分を斜め下方から見た斜視図である。
バスバープレート4は、複数のプレートユニット16を備える。隣り合う任意の第1プレートユニット16aおよび第2プレートユニット16bにおいて、第1プレートユニット16aは本体部18と、第1突出部44と、を有する。本体部18は、バスバープレート4および電池積層体2が並ぶ第1方向(本実施の形態では鉛直方向Z)から見て、対応する第1電池8aと重なる略長方形板状の部材である。第1突出部44は、本体部18から第2プレートユニット16b側に突き出て、第1方向から見て第2プレートユニット16bと重なる。第1突出部44は、水平方向Yに長い板状であり、その主表面が鉛直方向Zを向くように配置される。また、第1突出部44は、本体部18と一体成形される。
第1プレートユニット16aに第1突出部44を設けることで、第1プレートユニット16aと第2プレートユニット16bとが相対的に変位した際に、第1プレートユニット16aと第2プレートユニット16bとの隙間から端子配置面2aが露出することを抑制することができる。これにより、出力端子14と電池モジュール1の外部との間の沿面距離をより確実に保つことができる。
一方、第2プレートユニット16bは本体部18と、第2突出部46と、を有する。本体部18は、第1方向から見て、対応する第2電池8bと重なる略長方形板状の部材である。第2突出部46は、本体部18から第1プレートユニット16a側に突き出て、第1方向から見て第1プレートユニット16aと重なる。第2突出部46は、水平方向Yに長い板状であり、その主表面が鉛直方向Zを向くように配置される。また、第2突出部46は、本体部18と一体成形される。
第2プレートユニット16bに第2突出部46を設けることで、端子配置面2aの露出をより一層抑制することができる。これにより、出力端子14と電池モジュール1の外部との間の沿面距離をより確実に保つことができる。
本実施の形態の第1突出部44と第2突出部46とは、水平方向Yで連結機構22を挟んで配置される。また、第1突出部44は、下側の主表面が本体部18の下側の主表面と面一となるように位置合わせされる。そして、第1突出部44は、第2プレートユニット16bの本体部18と第2電池8bとの間に挿入される。第2突出部46は、下側の主表面が本体部18の下側の主表面と面一となるように位置合わせされる。そして、第2突出部46は、第1プレートユニット16aの本体部18と第1電池8aとの間に挿入される。
したがって、隣り合う第1プレートユニット16aおよび第2プレートユニット16bは、水平方向Yにおける一端側の領域では第1プレートユニット16aが下、第2プレートユニット16bが上となるようにして重なり合い、水平方向Yにおける他端側の領域では、第1プレートユニット16aが上、第2プレートユニット16bが下となるようにして重なり合う。これにより、第1プレートユニット16aおよび第2プレートユニット16bの一方が他方に対して鉛直方向Zに抜けることを抑制することができる。
また、第2プレートユニット16bの本体部18は、端子配置面2aと対向する下面に第2電池8bから離間するように窪む第1凹部48を有する。第1凹部48は、積層方向Xから見て第1突出部44と重なるように配置される。また、第1凹部48は、本体部18の第1プレートユニット16a側を向く面につながっている。第1プレートユニット16aの雄部24が第2プレートユニット16bの雌部26に嵌め込まれると、第1突出部44は第1凹部48に差し込まれる。この状態で、第1突出部44の下面は電池積層体2側に露出し、バスバープレート4の下面の一部を構成する。
また、第1プレートユニット16aの本体部18は、端子配置面2aと対向する下面に第1電池8aから離間するように窪む第2凹部50を有する。第2凹部50は、積層方向Xから見て第2突出部46と重なるように配置される。また、第2凹部50は、本体部18の第2プレートユニット16b側を向く面につながっている。第1プレートユニット16aの雄部24が第2プレートユニット16bの雌部26に嵌め込まれると、第2突出部46は第2凹部50に差し込まれる。この状態で、第2突出部46の下面は電池積層体2側に露出し、バスバープレート4の下面の一部を構成する。
第1突出部44を第1凹部48に収容し、第2突出部46を第2凹部50に収容することで、バスバープレート4の電池積層体2側を向く下面を平坦にすることができる。これにより、バスバープレート4と端子配置面2aとの間に隙間が生じることを抑制することができる。よって、各出力端子14と電池モジュール1の外部との間の沿面距離をより確実に保つことができる。
また、第1プレートユニット16aの本体部18は、第2プレートユニット16b側に突き出る位置決め用突起52を有する。位置決め用突起52は、鉛直方向Zから見て三角形状であり、本体部18から離間するにつれて水平方向Yの幅が徐々に減少するように突出する。一方、第2プレートユニット16bの本体部18は、第1プレートユニット16a側を向く面に位置決め用切り欠き54を有する。位置決め用切り欠き54は、鉛直方向Zから見て三角形状であり、第1プレートユニット16aから離間するにつれて水平方向Yの幅が徐々に減少するように窪んでいる。位置決め用突起52と位置決め用切り欠き54とは、積層方向Xから見て互いに重なるように配置されている。本実施の形態では、第1プレートユニット16aが有する位置決め用突起52は、第1突出部44の上面に配置される。
第1プレートユニット16aと第2プレートユニット16bとが連結されると、位置決め用突起52が位置決め用切り欠き54に嵌め込まれる。これにより、特に水平方向Yにおいて、第1プレートユニット16aおよび第2プレートユニット16bを互いに位置決めすることができる。
また、第2プレートユニット16bの本体部18は、第1プレートユニット16a側に突き出る位置決め用突起52を有する。一方、第1プレートユニット16aの本体部18は、第2プレートユニット16b側を向く面に位置決め用切り欠き54を有する。位置決め用突起52と位置決め用切り欠き54とは、積層方向Xから見て互いに重なるように配置されている。本実施の形態では、第2プレートユニット16bが有する位置決め用突起52は、第2突出部46の上面に配置される。また、各プレートユニット16において、位置決め用突起52および位置決め用切り欠き54は、水平方向Yで連結機構22を挟んで配置される。これにより、第1プレートユニット16aおよび第2プレートユニット16bをより確実に位置決めすることができる。
各プレートユニット16は、本体部18の一方の長側面側に雄部24、第1突出部44、第2凹部50、位置決め用突起52および位置決め用切り欠き54を有し、他方の長側面側に雌部26、第1凹部48、第2突出部46、位置決め用切り欠き54および位置決め用突起52を有する。これにより、各プレートユニット16を両隣のプレートユニット16と連結することができる。
(実施の形態3)
実施の形態3は、プレートユニット16の形状を除き、実施の形態1または2と共通の構成を有する。以下、本実施の形態について実施の形態1および2と異なる構成を中心に説明し、共通する構成については簡単に説明するか、あるいは説明を省略する。図6は、実施の形態3に係るバスバープレート4の一部分を斜め上方から見た斜視図である。
実施の形態3は、プレートユニット16の形状を除き、実施の形態1または2と共通の構成を有する。以下、本実施の形態について実施の形態1および2と異なる構成を中心に説明し、共通する構成については簡単に説明するか、あるいは説明を省略する。図6は、実施の形態3に係るバスバープレート4の一部分を斜め上方から見た斜視図である。
バスバープレート4は、複数のプレートユニット16を備える。隣り合う任意の第1プレートユニット16aおよび第2プレートユニット16bにおいて、第1プレートユニット16aは、互いに嵌合する位置規制用凸部56および位置規制用凹部58のうちの一方を電池8の積層方向Xと直交する方向(本実施の形態では水平方向Y)において端子用開口部20の外側に有する。第1プレートユニット16aは、当該一方を少なくとも一方の端子用開口部20の外側に有する。また、第2プレートユニット16bは、位置規制用凸部56および位置規制用凹部58のうちの他方を電池8の積層方向Xと直交する方向において端子用開口部20の外側に有する。第2プレートユニット16bは、当該他方を少なくとも一方の端子用開口部20の外側に有する。位置規制用凸部56は、略板状であり、その主表面が鉛直方向Zを向くように設けられ、隣接するプレートユニット16に向けて突出する。位置規制用凹部58は、位置規制用凸部56の形状に対応した窪み形状を有する。
本実施の形態の第1プレートユニット16aは、一方の端子用開口部20の水平方向Yにおける外側に位置規制用凸部56を有し、他方の端子用開口部20の水平方向Yにおける外側に位置規制用凹部58を有する。第2プレートユニット16bは、積層方向Xにおいて第1プレートユニット16aの位置規制用凸部56と重なる位置に位置規制用凹部58を有し、積層方向Xにおいて第1プレートユニット16aの位置規制用凹部58と重なる位置に位置規制用凸部56を有する。
第1プレートユニット16aおよび第2プレートユニット16bが連結される際、位置規制用凸部56が位置規制用凹部58に進入して互いに嵌合する。位置規制用凸部56および位置規制用凹部58を端子用開口部20の外側に配置することで、連結機構22を回動軸として第1プレートユニット16aおよび第2プレートユニット16bが相対的に回動することを効果的に抑制することができる。また、位置規制用凸部56および位置規制用凹部58を設ける位置を各プレートユニット16の水平方向Yにおける端部とすることで、位置規制用凸部56および位置規制用凹部58の設置スペースを簡単に確保することができる。
各プレートユニット16は、水平方向Yにおける本体部18の一方の端部において、一方の長側面側に位置規制用凸部56を有し、他方の長側面側に位置規制用凹部58を有する。また、水平方向Yにおける本体部18の他方の端部において、一方の長側面側に位置規制用凹部58を有し、他方の長側面側に位置規制用凸部56を有する。これにより、各プレートユニット16の位置規制用凸部56を両隣のプレートユニット16の位置規制用凹部58と嵌合させることができ、各プレートユニット16の位置規制用凹部58を両隣のプレートユニット16の位置規制用凸部56と嵌合させることができる。
また、本実施の形態では、位置規制用凸部56の突出長さL1は、雄部24の突出長さL2よりも大きい。つまり、位置規制用凸部56の積層方向Xの寸法は、雄部24の積層方向Xの寸法よりも大きく、位置規制用凸部56の先端は雄部24の先端よりも隣接するプレートユニット16側に突き出ている。このため、第1プレートユニット16aと第2プレートユニット16bとを連結する際、雄部24が雌部26に進入し始めるよりも先に位置規制用凸部56が位置規制用凹部58に進入し始める。
したがって、位置規制用凸部56および位置規制用凹部58は、第1プレートユニット16aと第2プレートユニット16bとを連結する際に各プレートユニット16の姿勢を定めるガイドの役割を果たす。これにより、バスバープレート4の組み立て工程の簡略化を図ることができる。なお、位置規制用凸部56および位置規制用凹部58と、溝部38との両方を各プレートユニット16に設けることも可能である。
また、本実施の形態の連結機構22は、2組の雄部24および雌部26を有する。具体的には、第1プレートユニット16aは、第2プレートユニット16b側を向く面に雄部24および雌部26を有する。一方、第2プレートユニット16bは、第1プレートユニット16a側を向く面に雌部26および雄部24を有する。第1プレートユニット16aの雄部24と第2プレートユニット16bの雌部26とは、積層方向Xから見て重なるように配置される。同様に、第1プレートユニット16aの雌部26と第2プレートユニット16bの雄部24とは、積層方向Xから見て重なるように配置される。
また、第1プレートユニット16aに設けられる雄部24および雌部26は、水平方向Yにおいて近接配置される。同様に、第2プレートユニット16bに設けられる雄部24および雌部26は、水平方向Yにおいて近接配置される。
第1プレートユニット16aと第2プレートユニット16bとを互いに押し付け合うと、第1プレートユニット16aの雄部24と第2プレートユニット16bの雌部26とが互いに嵌合する。また、第1プレートユニット16aの雌部26と第2プレートユニット16bの雄部24とが互いに嵌合する。これにより、複数のプレートユニット16をより強固に連結することができる。各プレートユニット16は、本体部18の両方の長側面に雄部24および雌部26を有する。これにより、各プレートユニット16を両隣のプレートユニット16と連結することができる。
本実施の形態のプレートユニット16は、バスバープレート4および電池積層体2が並ぶ第1方向(本実施の形態では鉛直方向Z)から見て2回の回転対称形状を有する。つまり、各プレートユニット16は、電池8の積層方向Xおよび積層方向Xと直交する方向の中間点を通り第1方向に延びる軸を回転中心とする回転対称形状を有する。したがって、第1プレートユニット16aと第2プレートユニット16bとは同一の形状を有し、第1プレートユニット16aを回転させれば第2プレートユニット16bとなる。これにより、バスバープレート4、ひいては電池モジュール1の部品点数の増加を抑えることができ、また組立作業の簡素化を図ることができる。
この回転対称形状は、各プレートユニット16の電池8の積層方向Xにおける両側の面に、雄部24、雌部26、位置決め用突起52、位置決め用切り欠き54、位置規制用凸部56および位置規制用凹部58を設けるとともに、一方の面に設けられる各構造と他方の面に設けられる各構造とを回転対称の位置に設け、また一方の面に設けられる第1突出部44と他方の面に設けられる第2突出部46とを回転対称の位置に設け、一方の面に設けられる第2凹部50と他方の面に設けられる第1凹部48とを回転対称の位置に設けることで、実現することができる。
以上、本発明の実施の形態について詳細に説明した。前述した実施の形態は、本発明を実施するにあたっての具体例を示したものにすぎない。実施の形態の内容は、本発明の技術的範囲を限定するものではなく、請求の範囲に規定された発明の思想を逸脱しない範囲において、構成要素の変更、追加、削除等の多くの設計変更が可能である。設計変更が加えられた新たな実施の形態は、組み合わされる実施の形態および変形それぞれの効果をあわせもつ。前述の実施の形態では、このような設計変更が可能な内容に関して、「本実施の形態の」、「本実施の形態では」等の表記を付して強調しているが、そのような表記のない内容でも設計変更が許容される。実施の形態に含まれる構成要素の任意の組み合わせも、本発明の態様として有効である。図面の断面に付したハッチングは、ハッチングを付した対象の材質を限定するものではない。
(変形例1)
実施の形態1で説明した電池モジュール1の組み立て工程では、バスバープレート4と電池積層体2とをそれぞれ別個に組み立てた後に、電池積層体2にバスバープレート4を載置しているが、特にこの手順に限定されない。図7(A)および図7(B)は、変形例1に係る電池モジュール1の組み立て工程を示す図である。本変形例では、図7(A)に示すように、各電池8の上面に各プレートユニット16が固定される。
実施の形態1で説明した電池モジュール1の組み立て工程では、バスバープレート4と電池積層体2とをそれぞれ別個に組み立てた後に、電池積層体2にバスバープレート4を載置しているが、特にこの手順に限定されない。図7(A)および図7(B)は、変形例1に係る電池モジュール1の組み立て工程を示す図である。本変形例では、図7(A)に示すように、各電池8の上面に各プレートユニット16が固定される。
そして、図7(B)に示すように、プレートユニット16を固定した複数の電池8とセル間セパレータとが交互に積層されて電池積層体2が組み立てられる。このとき、各電池8が積層方向Xに押し付けられて、隣り合うプレートユニット16どうしが連結機構22によって互いに連結される。これにより、電池積層体2と同時にバスバープレート4が組み立てられる。その後、各プレートユニット16の端子用開口部20にバスバー6が載置され、端子用開口部20から露出する出力端子14に電気的に接続される。また、バスバープレート4に電圧検出線も載置され、バスバー6に電気的に接続される。これにより、電池モジュール1が得られる。
(変形例2)
実施の形態2では、第2プレートユニット16bの下面に設けられる第1凹部48に第1突出部44が収まり、第1プレートユニット16aの下面に設けられる第2凹部50に第2突出部46が収まるが、特にこの構成に限定されない。図8(A)は、変形例2に係る第2プレートユニット16bを第1プレートユニット16a側から見た斜視図である。図8(B)は、変形例2に係る第1プレートユニット16aを第2プレートユニット16b側から見た斜視図である。
実施の形態2では、第2プレートユニット16bの下面に設けられる第1凹部48に第1突出部44が収まり、第1プレートユニット16aの下面に設けられる第2凹部50に第2突出部46が収まるが、特にこの構成に限定されない。図8(A)は、変形例2に係る第2プレートユニット16bを第1プレートユニット16a側から見た斜視図である。図8(B)は、変形例2に係る第1プレートユニット16aを第2プレートユニット16b側から見た斜視図である。
本変形例に係る第2プレートユニット16bは、本体部18と、本体部18の第1プレートユニット16a側を向く面に設けられる第1孔部60と、を有する。第1孔部60は、積層方向Xから見て第1突出部44に対応する開口形状を有する。第1プレートユニット16aと第2プレートユニット16bとが連結されると、第1プレートユニット16aの第1突出部44は第1孔部60に挿入される。この状態で、第1突出部44の上面および下面は、第1孔部60の天面(内上面)および底面(内下面)に接する。したがって、第1突出部44を第1孔部60に挿入する構造とすることで、各電池8の出力端子14と電池モジュール1の外部との間の沿面距離をより延ばすことができる。
同様に、本変形例に係る第1プレートユニット16aは、本体部18と、本体部18の第2プレートユニット16b側を向く面に設けられる第2孔部62と、を有する。第2孔部62は、積層方向Xから見て第2突出部46に対応する開口形状を有する。第1プレートユニット16aと第2プレートユニット16bとが連結されると、第2プレートユニット16bの第2突出部46は第2孔部62に挿入される。この状態で、第2突出部46の上面および下面は、第2孔部62の天面および底面に接する。したがって、第2突出部46を第2孔部62に挿入する構造とすることで、各電池8の出力端子14と電池モジュール1の外部との間の沿面距離をより延ばすことができる。
(その他)
電池モジュール1が備える電池8の数は特に限定されない。エンドプレートと拘束部材との締結構造を含む、電池モジュール1の各部の構造は特に限定されない。電池8は、円筒状等であってもよい。
電池モジュール1が備える電池8の数は特に限定されない。エンドプレートと拘束部材との締結構造を含む、電池モジュール1の各部の構造は特に限定されない。電池8は、円筒状等であってもよい。
上述した実施の形態および変形例では、各プレートユニット16と各電池8とが1対1で対応付けられているが、特にこの構成に限定されない。例えば、1つのプレートユニット16に対して、いくつかの電池8の集合体が対応付けられてもよい。つまり、各プレートユニット16は、複数の電池8の1つ1つに対して配置されてもよいし、複数の電池8がいくつかの電池8からなる複数の集合体に組み分けられて、各集合体に対して配置されてもよい。また、あるプレートユニット16は1つの電池8に対して設けられ、別のプレートユニット16は集合体に対して設けられてもよい。
プレートユニット16を電池8の集合体に対して配置することで、バスバープレート4を構成するプレートユニット16の数を削減することができる。例えば、実施の形態1の第1プレートユニット16aが2つの電池8に対して設けられる場合、第1プレートユニット16aの本体部18は、積層方向Xの寸法が2倍となる。また、水平方向Yにおける本体部18の両端部に、それぞれ2つの端子用開口部20が積層方向Xに並んで配列される。
第1プレートユニット16aが電池8の第1集合体に対して配置され、第2プレートユニット16bが電池8の第2集合体に対して配置される場合、第1プレートユニット16aの本体部18は第1集合体と重なり、第2プレートユニット16bの本体部18は第2集合体と重なる。また、第1プレートユニット16aの第1突出部44は、第2プレートユニット16bと第2集合体との間に挿入され、第2プレートユニット16bの第2突出部46は、第1プレートユニット16aと第1集合体との間に挿入される。
実施の形態は、以下に記載する項目によって特定されてもよい。
[項目1]
複数の電池8が積層された電池積層体2と、
複数の電池8の出力端子14どうしを電気的に接続するバスバー6と、
バスバー6を支持するバスバープレート4と、を備えることを特徴とする電池モジュール1。
[項目1]
複数の電池8が積層された電池積層体2と、
複数の電池8の出力端子14どうしを電気的に接続するバスバー6と、
バスバー6を支持するバスバープレート4と、を備えることを特徴とする電池モジュール1。
2 電池積層体、 4 バスバープレート、 6 バスバー、 8 電池、 14 出力端子、 16 プレートユニット、 18 本体部、 20 端子用開口部、 22 連結機構、 24 雄部、 26 雌部、 38 溝部、 44 第1突出部、 46 第2突出部、 56 位置規制用凸部、 58 位置規制用凹部、 60,62 孔部。
Claims (10)
- 積層された複数の電池を有する電池積層体における各電池の出力端子が配置される面を覆い、前記出力端子どうしを電気的に接続するバスバーを支持するバスバープレートであって、
前記バスバープレートは、複数のプレートユニットを備え、
各プレートユニットは、前記複数の電池における1つの電池、またはいくつかの電池の集合体に対応して配置され、対応する前記電池が有する前記出力端子を露出させる端子用開口部と、隣り合うプレートユニットどうしを連結する連結機構と、を有し、
前記端子用開口部は、前記電池の積層方向と直交する方向における各プレートユニットの両端に設けられ、
前記連結機構は、前記直交する方向において前記端子用開口部よりも内側に設けられ、隣り合う第1プレートユニットおよび第2プレートユニットのうち前記第1プレートユニットに配置される雄部と、前記第2プレートユニットに配置されて前記雄部が嵌合する雌部とで構成され、
前記雄部および前記雌部は、前記第1プレートユニットおよび前記第2プレートユニットの前記電池の積層方向への所定量の変位を許容する隙間をもって嵌合することを特徴とするバスバープレート。 - 前記第1プレートユニットは、
前記バスバープレートおよび前記電池積層体が並ぶ第1方向から見て、対応する第1電池または第1集合体と重なる本体部と、
前記本体部から前記第2プレートユニット側に突き出て、前記第1方向から見て前記第2プレートユニットと重なる第1突出部と、を有する請求項1に記載のバスバープレート。 - 前記第2プレートユニットは、
前記第1方向から見て、対応する第2電池または第2集合体と重なる本体部と、
前記本体部から前記第1プレートユニット側に突き出て、前記第1方向から見て前記第1プレートユニットと重なる第2突出部と、を有する請求項2に記載のバスバープレート。 - 前記第1突出部と前記第2突出部とは、前記連結機構を挟んで配置され、
前記第1突出部は、前記第2プレートユニットと前記第2電池または第2集合体との間に挿入され、
前記第2突出部は、前記第1プレートユニットと前記第1電池または第1集合体との間に挿入される請求項3に記載のバスバープレート。 - 前記第2プレートユニットは、
前記第1方向から見て、対応する第2電池または第2集合体と重なる本体部と、
前記本体部の前記第1プレートユニット側を向く面に設けられる第1孔部と、を有し、
前記第1突出部は、前記第1孔部に挿入される請求項2に記載のバスバープレート。 - 前記第1プレートユニットは、
前記第1方向から見て、対応する第1電池または第1集合体と重なる本体部と、
前記本体部の前記第2プレートユニット側を向く面に設けられる第2孔部と、を有し、
前記第2突出部は、前記第2孔部に挿入される請求項3に記載のバスバープレート。 - 前記第1プレートユニットは、互いに嵌合する位置規制用凸部および位置規制用凹部のうちの一方を前記直交する方向において前記端子用開口部の外側に有し、
前記第2プレートユニットは、前記位置規制用凸部および前記位置規制用凹部のうちの他方を前記直交する方向において前記端子用開口部の外側に有する請求項1乃至6のいずれか1項に記載のバスバープレート。 - 前記位置規制用凸部の突出長さは、前記雄部の突出長さよりも大きい請求項7に記載のバスバープレート。
- 前記複数のプレートユニットは、互いに連結された状態で一列に並ぶ溝部を前記端子用開口部の外側に有する請求項1乃至8のいずれか1項に記載のバスバープレート。
- 各プレートユニットは、前記バスバープレートおよび前記電池積層体が並ぶ第1方向から見て2回の回転対称形状を有する請求項1乃至9のいずれか1項に記載のバスバープレート。
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