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JP4955399B2 - フィルム外装電気デバイス集合体 - Google Patents

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Description

本発明はケース内に複数のフィルム外装電気デバイスを収容配置したフィルム外装電気デバイス集合体に関し、特にケース内に引き回される電気配線の組付構造に関する。
近年、モータ駆動用の電池を搭載する電気自動車やハイブリッド電気自動車の開発が急速に進められつつある。電気自動車等に搭載される電源に関しては、小型・軽量化と共に高容量化・高出力化が望まれている。そのため、単電池をケース内にて複数個接続した状態の組電池（電池パックと呼ばれる場合もある。）が用いられている。
組電池を小型・軽量化するため、単電池に関しては、正電極、負電極および電解液を有する発電要素を平坦なアルミ製のラミネートフィルム間に収容してなるフィルム外装電池が開発されている。これを用いた組電池は、複数のフィルム外装電池をケース内に積層させて収容した構成となっている（特開平１１−０４５６８９号公報参照）。
このような組電池ではケース内にバスバーやケーブル類などの配線を引き回す必要がある。しかしながら、従来の組電池ではフィルム外装電池に直に配線を組み付けることはできないため、ケース内に配線のための組付スペースを設けなければならなかった。
このような配線組付スペースはケースの小型化を阻害する要因の一つであるため、ケース内に配線組付スペースを効率的に設けることが求められていた。
本発明は、上記従来技術の問題点に鑑み、小型化を図ることができるフィルム外装電気デバイス集合体（例えば電池パック）を提供することを目的とする。
上記目的を達成するために、本発明のフィルム外装電気デバイス集合体は、第１のケース内に配列され、所定の個数のフィルム外装電気デバイスが積層して収容された複数のデバイスモジュールと、複数のデバイスモジュールの各々の上面に形成され、複数のデバイスモジュールを第２のケース内に配列させたときに連続する溝部とを有する。この溝部内に第１の電気配線が収容されている。
複数のデバイスモジュールの各々の上面には、複数のデバイスモジュールを第２のケース内に配列させたときに連続して冷却風路となる窪み部がさらに形成されている。この窪み部に第２の電気配線が収容されていることが好ましい。
上記のように構成された発明では、フィルム外装電気デバイスを複数収容した複数のデバイスモジュールをケース内に配列し、複数のデバイスモジュールの各々の上面に、該複数のデバイスモジュールをケース内に配列させたときに連続する溝部および冷却風路用窪み部を設けた。そして、第２のケース内に配線を引き回す際、上記の溝部および冷却風路用窪み部に電気配線を収容させた。このようにすると、ケース形状を大きくすることなく、電気配線をケース内に組み付けることが可能である。つまり、フィルム外装電気デバイス集合体のケースを小型化することができる。
また、上記の第１の電気配線または第２の電気配線のいずれか一方が正極用の配線であり、他方が負極用の配線であることが可能である。この場合、デバイスモジュールの筐体は絶縁性の樹脂からなることが好ましい。このように溝部または窪み部が形成されたデバイスモジュールが絶縁性の樹脂で出来ていることにより、溝部または窪み部の側壁によって正極用の配線と負極用の配線とを絶縁することができる。
本発明の一実施形態によるフィルム外装電気デバイス集合体の外観斜視図である。 図１の電池パックの上部カバーを取り除いた状態の組立斜視図である。 図２の電装ボックス周辺の拡大斜視図である。 図２の電池モジュールの組立斜視図である。 図４のフィルム外装電池の斜視図である。 図１の電池パック内の模式的な配線図である。 図２のＸ−Ｘ’線に沿ってセルケース間を切断した断面図である。
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
本実施形態のフィルム外装電気デバイス集合体は、図１及び図２に示すように、直方体状のケース１１内に、複数のデバイスモジュールである電池モジュール１２を直線的に配列させた電池パック１である。そして、電池モジュール１２の配列方向一端側において、安全プラグ、ヒューズやリレー類などの電装部品１３を収納する電装ボックス１４が電池モジュール１２に隣接配置されている。
電池モジュール１２は、図４に示すように筐体１２１内に所定の個数のセルケース１５を、電池パック１内での電池モジュール１２の配列方向と同じ方向に積層させて収容し、蓋１２２で固定したものである。電池モジュール１２の筐体１２１および蓋１２２は樹脂を使用して成形される。
各セルケース１５はフィルム外装電気デバイスであるフィルム外装電池１６の外周面を両側から挟んで保持するものである。そして、セルケース１５は、他のセルケース１５を積層した状態でフィルム外装電池１６間に適当な隙間が形成されるような形状になっている（図４）。
フィルム外装電池１６は、図５に示すように、不図示の正極側活電極、負極側活電極、および電解液を有する発電要素１６１をラミネートフィルム１６２間に、熱融着部１６２ａの４辺で熱融着して、密封した構造を有している。ラミネートフィルム１６２はアルミニウムなどの金属フィルムと熱融着性の樹脂フィルムを重ね合わせて形成したものである。
フィルム外装電池１６の発電要素１６１は、不図示のセパレータを介して積層された正極側活電極と負極側活電極とからなる積層型であってもよい。あるいは、帯状の正極側活電極と負極側活電極とをセパレータを介して重ねこれを捲回した後、扁平状に圧縮することによって正極側活電極と負極側活電極とが交互に積層された構造の捲回型であってもよい。
また、発電要素１６１としては、正極、負極および電解質を含むものであれば、通常の電池に用いられる任意の発電要素が適用可能である。一般的なリチウムイオン二次電池における発電要素は、リチウム・マンガン複合酸化物、コバルト酸リチウム等の正極活物質をアルミニウム箔の両面に塗布した正極板と、リチウムをドープ又は脱ドープ可能な炭素材料を銅箔の両面に塗布した負極板とを、セパレータを介して対向させ、それにリチウム塩を含む電解液を含浸させて形成される。発電要素１６１としては、この他に、ニッケル水素電池、ニッケルカドミウム電池、リチウムメタル一次電池あるいは二次電池、リチウムポリマー電池等、他の種類の化学電池の発電要素が挙げられる。さらに、本発明は、電気二重層キャパシタなどのキャパシタや電解コンデンサなどに例示されるキャパシタ要素のような電気デバイス要素を外装フィルムで封止した電気デバイスにも適用可能である。
フィルム外装電池１６の短手方向の熱融着部１６２ａからは、正極側活電極に接続された正極用電極端子１６３および負極側活電極に接続された負極用電極端子１６４がそれぞれ対向して延出している。正極用電極端子１６３としてはアルミニウムが多く用いられ、また、負極用電極端子１６４としては銅またはニッケルがその電気的特性により多く用いられている。
以上のように本実施形態では、電池モジュール１２の筐体１２１内に所定の個数のセルケース１５を積層して収容し、この電池モジュール１２をケース１１内に複数配列するように組み付けている。このようにすると、ケース１１内に複数のセルケース１５を積層して組み付ける場合に比べて組立性を向上させることができる。
次に、ケース１１内における電気配線の引き回しについて説明する。
本実施形態では電池パック１の電池モジュール１２は８個、各電池モジュール１２内に収容したセルケース１５は１２個用いられている。各セルケース１５のフィルム外装電池１６単体で約３．６V、電池モジュール１２としたときは約４３Vを発電することができ、８個の電池モジュールを直接接続して電池パック１にした状態で約３５０V程度の電圧が供給できるようになっている。
また、８個の電池モジュール１２群が半分の４個づつに分けられ、直列接続された４個の電池モジュール１２群どうしが安全プラグ、ヒューズやリレー類などの電装部品１３を介して直列接続されている。
図６を参照して説明すると、４個づつに分けた電池モジュール１２群はそれぞれ直列接続されている。一方の電池モジュール１２群の正極側端部からは第１の正極配線１７が引き出され、負極側端部からは第１の負極配線１９が引き出されている。同様に、他方の電池モジュール１２群の正極側端部からは第２の正極配線１８が引き出され、負極側端部からは第２の負極配線２０が引き出されている。第１の負極配線１９と第２の正極配線１８とは、ヒューズやリレー類などの電装部品１３を介して接続されている。こうして８個の電池モジュール１２は直列接続されることになる。
上述したような第１の正極配線１７、第２の正極配線１８、第１の負極配線１９、第２の負極配線２０は図２に示されるように電装ボックス１４に向けてケース１１内を引き回さなければならない。
このとき、電池パック１が大型化しないことを目的として、電池モジュール１２の形状を利用して、上記の配線１７，１８，１９，２０を電池モジュール１２群に組み付けている。
具体的には図２，７を参照すると分かるように、電池モジュール１２群の上面には、電池モジュール１２群をケース１１内に収容した際に冷却風路となる窪み部２１が形成されている。この窪み部２１を利用して、窪み部２１内に第１の負極配線１９および第２の負極配線２０を収容し、電装ボックス１４に向けて引き回している。
さらに、窪み部２１が形成されたために、各電池モジュール１２の上面の、セルケース１５の配列方向と直交する方向に関して両端となる部分が上方に突き出た形状になっている。このような２つの突出部のうちの一方の上面に溝２２を形成し、８個の電池モジュール１２を並べた際に一直線に連続するようにしてある。そして、このような連続した溝２２内に第１の正極配線１７および第２の正極配線１８を収容して、電装ボックス１４に向けて引き回している。
以上のように、配線の引き回しの際に電池モジュール１２の形状を有効利用することにより、電池パック１が大型化しないで済む。
また、溝２２が形成された電池モジュール１２の筐体１２１は絶縁性の樹脂により形成されているため、溝２２の側壁によって正極配線１７，１８と負極配線１９，２０とを絶縁することができる。

Claims (4)

  1. 第１のケース内に配列され、所定の個数のフィルム外装電気デバイスが積層して収容された複数のデバイスモジュールと、
    前記複数のデバイスモジュールの各々の上面に形成され、前記複数のデバイスモジュールを第２のケース内に配列させたときに連続する溝部とを有し、
    前記溝部内に第１の電気配線が収容されている、フィルム外装電気デバイス集合体。
  2. 前記複数のデバイスモジュールの各々の上面には、前記複数のデバイスモジュールを前記ケース内に配列させたときに連続して冷却風路となる窪み部がさらに形成されており、前記窪み部に第２の電気配線が収容されている、請求項１に記載のフィルム外装電気デバイス集合体。
  3. 前記第１の電気配線または前記第２の電気配線のいずれか一方が正極用の配線であり、他方が負極用の配線である、請求項２に記載のフィルム外装電気デバイス集合体。
  4. 前記デバイスモジュールの筐体は絶縁性の樹脂からなる、請求項１から３のいずれか１項に記載のフィルム外装電気デバイス集合体。
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