JP5591087B2 - 電池モジュール及びプレート組立体 - Google Patents

Description

本発明は、電池モジュール及び該電池モジュールに用いるプレート組立体に関するものである。

従来、モータを駆動源とする電気自動車や、モータとエンジンを駆動源とするハイブリッドカー等には、高出力型電池が搭載されている。このような高出力型電池として、例えば扁平な薄型二次電池が単電池として用いられている。この単電池を複数積層し、各単電池どうしを電気的に直列或いは並列に接続することにより、高容量の電池モジュールを構成している。更に電池モジュールを複数組み合わせて電気的に接続して、一つの組電池として自動車に搭載される。

自動車用の薄型単電池は、例えば平板状の正極板と負極板との間にセパレータを介在させた発電要素をラミネートフィルム等の外装材で封止したラミネート電池が用いられる。このようなラミネート電池は、周縁を熱溶着して発電要素と電解液を密封し、正極板及び負極板に接続した電極タブを端部から外部に引出して構成されている。

複数のラミネート電池が積層された電池モジュールにおいて、各ラミネート電池は、自動車の走行状態の変化に応じて電圧等が変化する。ラミネート電池毎の電圧を正確に把握して、各ラミネート電池の充放電の状態を常に監視することは、信頼性、安全性を向上させるために重要である。そのため、各ラミネート電池には電圧を測定するための電圧検知用端子が、それぞれ設けられている。

電池モジュールには、複数のラミネート電池に設けられた電圧検知用端子と、外部の機器と接続するためのコネクタ端子を用いることが公知である。

電池モジュールにおいて、ラミネート電池毎に電圧を検知するためには各ラミネート電池の電極タブに電圧検知用のハーネスを接続する代わりに、各ラミネート電池に予め電圧検知用の端子を設けておき、この電圧検知用端子を備えた単電池を積層した後に、電圧検知用ハーネスが接続されたコネクタを電圧検知用端子に接続して、複数の電圧検知用端子と複数の電圧検知用ハーネスを一括して接続する方法が公知である（例えば特許文献１参照）。

特開２００６−３２２２４号公報

特許文献１に記載されている電圧検知用端子は、例えば図１２に示すように、電池モジュールの三個の電圧検知用端子５００に対し、同時に接続可能な接続口６００Ａ〜６００Ｃを備えた一体型のコネクタ６００によって一括して接続されるように構成されている。

電圧検知用端子５００は、平板状でブレード状の接点部を持っているバスバーからなる。ワイヤーハーネス側のコネクタ６００は、上記バスバーのブレード状の接点部を上下方向から挟みこむように形成された対向接点型の端子を有する。

ところで、電池モジュールの電圧検知用端子は、複数のラミネート電池が厚み方向に沿って積層されているから、各ラミネート電池の厚みのばらつきや、組立精度等により、電圧検知用端子の位置にばらつきが発生することは避けられない。この端子位置のばらつきは、電池モジュールの各部品や組立の精度等に起因するものであり、設計値に対する公差である。そのため電圧検知用のブレード型端子５００と、ワイヤーハーネス側コネクタ６００の対向接点型端子とを接続する場合、対向接点部で公差を吸収することになり、嵌合力が高くなってしまう。このようにコネクタを挿入する際の嵌合力が高くなると、コネクタの接続作業がし難くなって、作業性が低下してしまうという問題があった。

電圧検知用端子が接続されたラミネート電池が動くことによって、複数の端子は、それぞればらばらに動いてしまうことになって摺動磨耗が発生する。接点が磨耗すると、コネクタ６００側の対向接点型端子と電圧検知用端子５００との間の抵抗が高くなり、電気的な接続信頼性が低下してしまう。その結果、ラミネート電池の正確な電圧を把握するのが困難になるという問題があった。

本発明は、上記従来技術の問題点を解決しようとするものであり、端子とコネクタ間の嵌合力が多大にならずに、コネクタ挿入作業がし易く、更に電気的な接続信頼性も良好である電池モジュール及び該電池モジュールに用いるプレート組立体を提供することを目的とするものである。

上記課題を解決するために本発明のプレート組立体は、
発電要素が外装材によって封止された薄板状の電池本体と、前記発電要素の電極に接続され前記外装材の端部から外部に導出されたタブとを有する薄型電池が、厚み方向に複数枚積層された電池モジュールに用いられ、前記各薄型電池の端部に接合されて積層される複数枚のプレートにより構成されるプレート組立体であって、
前記プレート組立体は、前記薄型電池のタブに接続されている複数の端子がひと纏めにされた端子集合体からなるコネクタ嵌合部を有し、
前記プレート組立体が、前記薄型電池のタブに接続される端子が固定されている端子付プレートと、前記端子付プレートの前記薄型電池の電池面方向をはじめ電池セルの幅方向、長手方向の動きを規制するガイド部を備えるガイドプレートとを有することを要旨とするものである。

上記プレート組立体は、前記端子付プレートの前記端子がピン型接点部を有することや、前記端子付プレートに前記各端子のピン型接点部の周囲を覆うフード部が設けられ、前記コネクタ嵌合部が前記フード部により前記端子毎に区画されていることや、前記プレート組立体が積層方向の動きを規制するための固定手段を備えていることが好ましい。

本発明の電池モジュールは、
発電要素が外装材によって封止された薄板状の電池本体と、前記発電要素の電極に接続され前記外装材の端部から外部に導出されたタブとを有する薄型電池が、厚み方向に複数枚積層され、前記各薄型電池の端部に接合されて積層される複数枚のプレートによって構成されるプレート組立体を有する電池モジュールであって、上記のプレート組立体を備えることを要旨とするものである。

本発明は、プレート組立体が、前記薄型電池のタブに接続される端子が固定されている端子付プレートと、前記端子付プレートの前記薄型電池の電池面方向の動きを規制するガイド部を備えるガイドプレートとを有することにより、電池モジュールでは端子の装着位置の電池面方向におけるアライメント精度が向上する。その結果、端子の電池面方向の取付け位置を正確に位置決めすることができる。そのため、電圧検知用端子の接続構造として、端子にコネクタを嵌合する際に、高いアライメント精度が要求される端子とコネクタの嵌合形態を実現することが可能となった。例えば、端子とコネクタとの間の嵌合構造として、ピン端子と箱型端子の嵌合構造等を採用することができる。このような嵌合力が高くならない接続端子構造を採用することができるので、電圧検知用端子等に対してコネクタを装着する場合等の作業性が良好な電池モジュールが得られる。

また端子は、端子付プレートに固定されているので、自動車に搭載した場合に、使用中に可動して摺動磨耗等が発生する虞がなく、ワイヤーハーネス側コネクタと接続信頼性の高い電気的接続を確保することが可能である。

また前記端子付プレートに前記各端子の周囲を覆うフード部が設けられ、前記コネクタ嵌合部が前記フード部により前記端子毎に区画されている場合には、フード部がワイヤーハーネス側端子挿入の際のガイドとなってコネクタが位置決めされるので、スムーズなコネクタの嵌合が可能である。更にフード部は、ピン型接点部を有する端子のような変形し易い端子を使用した場合であっても、ピン型接点部に外部から力が加わるのを防いで、端子の接点部を保護することが可能である。

また前記プレート組立体が積層方向の動きを規制するための固定手段を備えている場合、ガイドプレートにより各端子の電池面方向の動きが規制されているのに加えて、各端子の積層方向の動きも規制されるので、更に端子位置のアライメント精度が向上する。

本発明の電池モジュールの実施例を示す外観斜視図である。 図１のコネクタ嵌合部を拡大した状態を示す正面図である。 図１の平面図である。 図１の右側面図である。 図１のラミネート電池の一例を示す斜視図である。 図５のＡ−Ａ線に沿う断面を模式的に示す図である。 図１のラミネート電池を示す分解斜視図である。 ガイドプレートを示し、（ａ）は斜視図であり、（ｂ）は平面図である。 端子付プレートを示し、（ａ）は斜視図であり、（ｂ）は平面図である。 スペーサプレートを示し、（ａ）は斜視図であり、（ｂ）は平面図である。 電圧検知用端子とコネクタ側の箱型端子を示す斜視図である。 従来の電池モジュールのコネクタ接続部とコネクタを示す説明図である。 図１の電池モジュールに接続されるコネクタを示し、（ａ）は正面図であり、（ｂ）は平面図である。 図１４はボルト、ナットでプレート組立体を圧締した状態を示す電池モジュールの斜視図である。 図１の電池モジュールの最下層のラミネート電池とプレートを示す斜視図である。 図１の電池モジュールの最上層のラミネート電池とプレートを示す斜視図である。

図１は本発明の電池モジュールの実施例を示す外観斜視図であり、図２は図１のコネクタ嵌合部を拡大した状態を示す正面図であり、図３は図１の平面図であり、図４は図１の右側面図である。図１〜図４に示すように本発明の電池モジュール１０は、ラミネート電池２００（２０１〜２０８）のような扁平型の単電池が厚み方向に沿って複数枚積層され、各単電池が電気的に並列又は直列に接続されて、一つのモジュールとして構成されている。

図１に示す実施例の電池モジュール１０は、単電池として８枚のラミネート電池２０１〜２０８が積層されている単電池積層体２０と、前記単電池積層体２０の前側端部のプレート組立体１００と後側端部のプレート組立体１００ａとを有している。このように構成される電池モジュール１０は、鋼板又はアルミニウム板等の金属板から形成されたケース体（図示せず）等の内部に収納され、複数の電池モジュール１０が組み合わせられた組電池の状態で、自動車等に搭載される。

本発明では、ラミネート電池２００の平面形状は矩形状であり、便宜上、ラミネート電池２００の長手方向をラミネート電池の前後方向として説明する。

電池モジュール１０は、複数のラミネート電池２０１〜２０８が積層された単電池積層体２０の前後方向の両端が、前方のプレート組立体１００と後方のプレート組立体１００ａにより固定保持され、複数のラミネート電池２０１〜２０８が一体化されている。

プレート組立体１００、１００ａは、それぞれ電池積層体２０を構成するラミネート電池２００の枚数に応じた複数のプレートが積層されて構成される。図１に示す実施例では、それぞれラミネート電池の枚数と同じ枚数である８枚のプレートが積層されて、一つのプレート組立体１００、１００ａを構成している。プレート組立体１００、１００ａは、ラミネート電池２０１〜２０８の前後方向端部を支持して、単電池積層体２０の状態を保持する固定部材としての機能を有する。更にプレート組立体１００、１００ａは、電池モジュール１０と外部とを電気的に接続するためのインターフェース部としての機能も持っている。

前側のプレート組立体１００には、単電池積層体２０から電気を取り出すための出力端子４１、４２、各ラミネート電池の正極タブや負極タブ等の電極タブに接続されている４個の電圧検知用端子１４０（詳しくは後述）が設けられている。

プレート組立体１００の左右方向の略中央の位置には、４つの電圧検知用端子１４０のピン型接点部１４１がラミネート電池の積層方向に沿って縦一列に配列されて一纏めにされた端子集合体からなるコネクタ嵌合部１５０が設けられている。

また後側のプレート組立体１００ａには、各ラミネート電池の正極タブや負極タブ等の電極タブに接続されている４個の電圧検知用端子１４０が設けられている。プレート組立体１００ａは、４個の電圧検知用端子１４０のピン型接点部１４１がラミネート電池積層方向に沿って縦一列に配置されて一纏めにされた端子集合体からなるコネクタ嵌合部１５０ａを有する。

この電池モジュール１０は、前側のコネクタ嵌合部１５０の４枚のラミネート電池の電圧検知用端子１４０を４本のワイヤーハーネスに接続されている一つのコネクタ３００で一括して接続し、後側のコネクタ嵌合部１５０ａの４枚のラミネート電池の電圧検知用端子１４０をもう一つのコネクタ３００ａで一括して接続する。一つの電池モジュール１０の二箇所のコネクタ嵌合部１５０、１５０ａに、それぞれ４本のワイヤーハーネスに接続された二個のコネクタ３００、３００ａを嵌合するだけで、８枚のラミネート電池２０１〜２０８に接続された８個の電圧検知用端子１４０全てとワイヤーハーネスとを接続することができる。

図２に示すように、プレート組立体１００のコネクタ嵌合部１５０には、電圧検知用端子１４０のピン型接点部１４１（図１１参照）を覆うフード部１６０が設けられている。フード部１６０（１６１、１６２）は各ピン型接点部１４１の周囲を個別に覆っている。コネクタ嵌合部１５０は、フード部１６０によりピン型接点部１４１毎に区画されている。各フード部１６０は、断面が方形の角筒状に形成され、前側が開口していて、ピン型接点部１４１の周囲をカバーする長さに形成されている。

コネクタ３００を電池モジュール１０と接続するには、電池モジュール１０のコネクタ嵌合部１５０のフード部１６０（１６１、１６２）に、コネクタ３００の端子キャビティ３０１が挿入する。コネクタ３００は、端子キャビティ３０１の内部にピン型接点部１４１が挿入する箱型端子３０２が埋設されている〔図１１、図１３（ａ）参照。詳細は後述する〕。該箱型端子３０２はそれぞれワイヤーハーネス（図示せず）に接続されている。端子キャビティ３０１をフード部１６０に挿入すると、フード部１６０の内部のピン型接点部１４１が端子キャビティ３０１の箱型端子３０２と接触状態となり、コネクタ３００の箱型端子３０２に接続されているワイヤーハーネスと、電池モジュール１０の電圧検知用タブ２１６が電気的に接続する。

コネクタ嵌合部１５０は、電圧検知用端子１４０毎に設けられたフード部１６０によりピン型接点部１４１が保護されている。更に４個の各フード部１６１、１６２、１６２、１６２の上下方向は、他のフード部１６０と当接して一体化している。ピン型接点部１４１の位置は、フード部１６０により周囲が保護されるので、所定の位置に保持できる。またフード部１６０は、コネクタ嵌合部１５０にワイヤーハーネスに接続されたコネクタ３００を嵌合する際の、コネクタ側端子キャビティ３０１の位置決めとなると共に、コネクタ３００挿入時のガイド部材として機能する。

図５は図１のラミネート電池の一例を示す斜視図であり、図６は図５のＡ−Ａ線に沿う断面図である。ラミネート電池２０１〜２０８は扁平な薄型電池であり、例えばリチウムイオン二次電池を用いることができる。ラミネート電池２０１〜２０８の内部の構造は、基本的に図５及び図６に示す構造を有する。尚、正極タブ、負極タブの取付け位置や形状等は、図５に示すものと異なる場合がある。

図５及び図６に示すように、ラミネート電池２００は、電解質を含む発電要素２１２と、該発電要素２１２がラミネートフィルム２１３Ａ及びラミネートフィルム２１３Ｂからなる外装材２１３により封止されている電池本体２１１と、前記発電要素２１２から外部に導出した正極タブ２１４と負極タブ２１５とを有している。

正極タブ２１４、負極タブ２１５は、電流を引き出すための出力端子として、あるいは、電圧検知用端子を取付ける電圧検知用タブとして利用される。正極タブ２１４、負極タブ２１５に別体のタブとして電圧検知用タブを接続し、これに電圧検知用端子１４０を取付けてもよい。

ラミネート電池２００は、ラミネートフィルム２１３Ａと２１３Ｂの間に発電要素２１２が封入され、該ラミネートフィルム２１３Ａと２１３Ｂの周縁部が溶着されて、フィルム同士が接合された接合部２１１ａ、２１１ｂ、２１１ｃ、２１１ｄを形成することによって、袋状に形成されている。

発電要素２１２に用いられる電解質としては、電解質塩を非水溶媒に溶解して調製される電解質液体以外に、電解質塩を非水溶媒に溶解した溶液を高分子マトリクス中に保持させたポリマーゲル電解質等を用いることができる。上記電解質塩としては、イオン伝導性を示すリチウム塩が用いられる。このようなリチウム塩としては、例えばＬｉＣｌＯ_４、ＬｉＡｓＦ_６、ＬｉＰＦ_６、ＬｉＢＦ_４、ＬｉＢ（Ｃ_６Ｈ_５）_４、ＬｉＣｌ、ＬｉＢｒ、ＣＨ_３ＳＯ_３Ｌｉ、ＣＦ_３ＳＯ_３Ｌｉ等が挙げられる。これらの電解質塩は、１種類を単独で用いてもよく、２種類以上を混合して用いてもよい。

発電要素２１２は、例えばバイポーラ電極が電解質層を介して積層されているバイポーラ電池等の積層型構造のものを用いることができる。上記バイポーラ電極は、特に図示しないが、集電体の一方の面に正極活物質層が形成され、他方の面に負極活物質層が形成されている。バイポーラ電池は、これらの正極活物質層、電解質層、及び負極活物質層等によって、一つの単電池層が形成され、この単電池層が複数積層された構造を有する。更に単電池層の外周には、隣接する集電体間を絶縁するための絶縁層が設けられている。

発電要素における正極板は、例えば、ＬｉＭｎ_２Ｏ_４等のリチウム−遷移金属複合酸化物からなる正極活物質層を有する。負極板は、例えば、カーボンおよびリチウム−遷移金属複合酸化物からなる負極活物質層を有する。セパレータは、例えば、電解質を浸透し得る通気性を有するポーラス状のポリエチレン等から形成される。

図６に示すように、発電要素２１２の正極側は、最外層の集電体が延設されて、外装材２１３の外部に導出して薄板状の正極タブ２１４として形成されている。一方、発電要素２１２の負極側は、最外層の集電体が延設されて、外装材２１３の外部に導出して薄板状の負極タブ２１５として形成されている。正極タブ２１４及び負極タブ２１５は、電池本体２１１の前側端部の接合部２１１ａ、及び後側端部の接合部２１１ｂから電池本体２１１の外部に導出されている。

なお、発電要素２１２はバイポーラ電池以外の構造であってもよい。例えば、集電体の両面に正極活物質層を形成した正極電極板と、集電体の両面に負極活物質層を形成した負極電極板とを、セパレータを介して交互に積層した発電要素を外装材内部に封止して電池本体を形成し、正極電極板と電気的に接続された正極タブと、負極電極板と電気的に接続された負極タブとを電池本体から外部に導出して形成された電池でもよい。

外装材２１３の２枚のラミネートフィルム２１３Ａ、２１３Ｂは、軽量化を図ることができ、熱伝導性が良好であることから、アルミニウム、ステンレス、ニッケル、銅などの金属（合金を含む）をポリプロピレンフィルム等の絶縁体で被覆した高分子−金属複合ラミネートフィルムを用いることが好ましい。ラミネート電池２００は、外装材としてラミネートフィルムを用いることにより、軽量、薄型に形成することが可能であり、柔軟性を有し、放熱性も優れている薄型単電池が得られる。

図７は図１のラミネート電池の前側のプレート組立体とラミネート電池の一部を示す分解斜視図である。図７に示すように、プレート組立体は三種類のプレートが８枚組み合わされて構成されている。尚、後側のプレート組立体１００ａは、前側のプレート組立体１００と比較して、上下関係の向きと各プレートの配列順が反対に取付けられ、出力端子が設けられていない点が相違するが、基本的なプレートの組み合わせは共通している。以下、プレート組立体１００の構成について詳細に説明し、プレート組立体１００ａの説明については省略する。

プレート組立体１００は、１枚のガイドプレート１１０、その上に配置された３枚の端子付プレート１２０、及び前記ガイドプレート１１０又は端子付プレート１２０の上側に配置された４枚のスペーサプレート１３０を有する。プレート組立体１００の各プレートの配置は、最下部からガイドプレート１１０、スペーサプレート１３０、端子付プレート１２０、スペーサプレート１３０、端子付プレート１２０、スペーサプレート１３０、端子付プレート１２０、及びスペーサプレート１３０の順である。プレート組立体１００の上記各プレートには、それぞれ一つのラミネート電池２００の前側端部の接合部２１１ａが接合される。

図８はガイドプレートを示し、（ａ）は斜視図であり、（ｂ）は平面図である。図９は端子付プレートを示し、（ａ）は斜視図であり、（ｂ）は平面図である。図１０はスペーサプレートを示し、（ａ）は斜視図であり、（ｂ）は平面図である。これらのプレートは、電圧検知用端子１４０及びスリーブ１７０（カラー部１１５、１２５）を除いた部分は、絶縁性を有する材料から形成されていればよく、樹脂、ゴム等から形成することができる。またこれらのプレートの底面は基本的に突起等が突出しない平坦面として形成されている。

これらのプレートの中で、ガイドプレート１１０及び端子付プレート１２０は、電圧検知用端子１４０が固定されているプレートであり、更にガイドプレート１１０は端子付プレート１２０の動きを規制するガイド部１８０を備えている。すなわちガイドプレート１１０も、電圧検知用端子１４０を有する点で、端子付プレートの一形態である。端子付プレート１２０は、ガイドプレート１１０の上記ガイド部１８０にガイドされる被ガイド部１８５を備えている。スペーサプレート１３０は、前記電圧検知用端子１４０を備えるプレートの間、或いはそのプレートの上に位置し、電圧検知用端子を有していないプレートである。以下、電圧検知用端子、各プレートについて詳細に説明する。

図８（ａ）、（ｂ）に示すように、ガイドプレート１１０には、短手方向の後側がラミネート電池を接合するための電池接合部１１１として形成され、前側の長手方向の両端部にプレート同士を支持するプレート支持部１１２が形成されている。ガイドプレート１１０は、前記プレート支持部１１２の間に端子保持部１１３が形成され、該端子保持部１１３には電圧検知用端子１４０が所定の位置に固定されている。電圧検知用端子１４０はラミネート電池２００の電極タブと接続される。

図１１は電圧検知用端子と箱型端子を示す斜視図である。図１１に示すように電圧検知用端子１４０は、ワイヤーハーネス側コネクタ３００との接続部となるピン型接点部１４１と、該端子自体を保持し、ラミネート電池２００の電圧検知用タブ２１６と接合するための平板状のタブ接合部１４２とを有している。電圧検知用端子１４０は、ピン型接点部１４１がタブ接合部１４２の端部から前方に突出するように形成されている。更に、ピン型接点部１４１とタブ接合部１４２の間は、タブ接合部１４２よりも前後の長さ（図中上下方向）が短い接続部１４３として形成されている。電圧検知用端子１４０は、銅、銅合金、アルミニウム等の金属板の打ち抜き加工等により形成されている。

図８（ａ）、（ｂ）に示すように、ガイドプレート１１０の端子保持部１１３は、積層方向に沿って表面から裏面に貫通する矩形状の開口窓部１１４が設けられている。更に端子保持部１１３の長手方向の中央には、電圧検知用端子１４０のピン型接点部１４１の周囲を覆うフード部１６１が設けられている。開口窓部１１４は、フード部１６１を挟んで左右両側に一つずつ設けられている。

電圧検知用端子１４０は、タブ接合部１４２が開口窓部１１４に臨み、ピン型接点部１４１がフード部１６１の内部に配置されて、ピン型接点部１４１の周囲がフード部１６１によって覆われるように取付けられている。ピン型接点部１４１は、フード部１６０の略中央に位置するように、端子保持部１１３に取付けられている。

電圧検知用端子１４０は端子保持部１１３に一部が埋設されることにより、ガイドプレート１１０に固定されている。具体的には、ガイドプレート１１０の成型の際に、電圧検知用端子１４０を所定の位置に保持した状態で樹脂を注入してモールド成型を行うことにより、電圧検知用端子１４０の一部が埋設されたガイドプレート１１０を得ることができる。尚、電圧検知用端子１４０は、端子保持部１１３にスリット等の圧入部を設け、該スリットに端子を圧入することで端子保持部１１３に固定してもよい。

ガイドプレート１１０の端子保持部１１３には、フード部１６１の左側面に端子付プレート１２０の端子位置を規制するためのガイド部１８０が設けられている。ガイドプレート１１０のガイド部１８０とフード部１６１は一体に形成されている。ガイド部１８０は、積層方向に沿った上方に立設し、板状体からなる第１ガイド板１８１と板状体からなる第２ガイド板１８２とそれを繋ぐ接続部１８３とからなり、横断面がＨ字状に形成されている。第１ガイド板１８１は、第２ガイド板１８２に対し、プレート短手方向の長さが少し短く形成されている。すなわち図８（ｂ）に示すように、ガイド部の第２ガイド板１８２の短手方向の長さは、フード部１６０の前側端部（図中下方）と同じ位置となるように形成されている。これに対し、ガイド部の第１ガイド板１８１の短手方向の前側端部が、フード部１６０の前側端部よりも、少し内側の位置になっている。

ガイド部１８０の右側面には、コネクタ嵌合部１５０にコネクタ３００を嵌合した際に、コネクタ３００の係合部と係合し、コネクタ３００をコネクタ嵌合部１５０に係止するための係止突起１８４が設けられている。

図９（ａ）、（ｂ）は端子付プレートを示し、（ａ）は斜視図であり、（ｂ）は平面図である。端子付プレート１２０は図９（ａ）、（ｂ）に示すように、フード部１６２の右側面に、ガイドプレート１１０のガイド部１８０の左側の板状体１８１が挿通する被ガイド部１８５が設けられている。被ガイド部１８５は、ガイド部１８０の第１ガイド板１８１を積層方向である図中上下方向からスライドさせて挿通することが可能な形状に形成されている。被ガイド部１８５は、ガイド部１８０の第１ガイド板１８１を前側と後側から挟み込む前係止爪１８６と後係止爪１８７とから構成されている。前係止爪１８６の積層方向の厚みはフード部１６２の厚みと同じに形成されている後係止爪１８７の積層方向の厚みは、フード部１６２の厚みの半分の厚みに形成されている。

ガイドプレート１１０の上方に端子付プレート１２０を積層して被ガイド部１８５をガイド部１８０に挿通した場合、フード部１６２の外側右側面と前係止爪１８６と後係止爪１８７との間に形成される空間に、ガイド部１８０の第１ガイド板１８１が挟持される。前係止爪１８６と後係止爪１８７との間は、ガイド部１８０の接続部１８３が位置する。前係止爪１８６と後係止爪１８７の右側面は、被ガイド部１８５をガイド部１８０に挿通した場合、ガイド部１８０の第２ガイド板１８２の左面に当接する。また前係止爪１８６の前面部１８６ａの厚みの分だけ第１ガイド板１８１の長さが短く形成されていて、被ガイド部１８５の前面部１８５ａの前面とフード部１６２の前面は同一面として形成されている。

ガイドプレート１１０の上方に端子付プレート１２０を積層する場合、端子付プレート１２０をガイドプレート１１０の真上から載置する。ガイドプレート１１０のガイド部１８０に、端子付プレート１２０の被ガイド部１８５を挿通する。端子付プレート１２０の被ガイド部１８５をガイドプレート１１０のガイド部１８０に挿通させると、端子付プレート１２０は、ラミネート電池２００の短手方向であるＸ方向（図５参照）の動きと、ラミネート電池の長手方向であるＹ方向の動きが規制される。この時点で端子付プレート１２０は、ラミネート電池２００の積層方向であるＺ方向にのみ、ガイドプレート１１０にガイドされた状態でスライド移動することができる。

図２に示すように、８枚のプレートを積層してプレート組立体１００を組み立てた場合、ガイド部１８０、フード部１６０（１６１、１６２、１６２、１６２）、被ガイド部１８５、１８５、１８５が一体となって矩形状のコネクタ嵌合部１５０が形成される。プレート組立体１００が積層された状態では、ガイドプレート１１０及び端子付プレート１２０の上には、それぞれスペーサプレート１３０が積層されているが、スペーサプレート１３０の凹所１３９〔詳細は後述する。図１０（ａ）（ｂ）参照。〕により、フード部１６０の端部がスペーサプレート１３０と干渉しないように形成されている。

また、プレート組立体１００は、積層方向におけるフード部１６０の厚みがプレート２枚分の厚みに形成されているので、フード部１６０を有するプレートの上にスペーサプレート１３０が積層されていても、フード部１６０の上にフード部１６０どうしの間に隙間ができないように配置することができる。

また図８に示すように、ガイドプレート１１０は、端子保持部１１３に、前方に突出する平板状の短絡防止壁１９１が設けられている。短絡防止壁１９１は、一方の開口窓部１１４の周囲のフレームの端部に保持されている。また短絡防止壁１９１には補強用のリブが設けられている。短絡防止壁１９１は、出力端子４１、４２よりも前方に突出しているので、電池モジュール１０の前側が導電性部材に接触した場合に、二つの出力端子４１、４２が同時に導電性部材に接触するのを防止して、出力端子４１、４２間における短絡を防止する。

また図１５に示すようにガイドプレート１１０のプレート支持部１１２には、出力端子取付部１９２、１９３が設けられている。ここには図１、図１５、図１６に示すように出力端子４１、４２が取付けられている。出力端子４１は図１５に示すように下端がガイドプレート１１０側に突出するように形成され、ラミネート電池２０１のタブに接合されている。出力端子４２は図１６に示すように上端がスペーサプレート１３０側に突出するように形成され、ラミネート電池２０８のタブに接合されている。

ガイドプレート１１０は、両端のプレート支持部１１２に、金属カラーが埋設されていて上方に突出するカラー部１１５、１１５が設けられている。カラー部１１５の内部には、プレートの表裏を貫通している貫通孔が設けられている。また端子付プレート１２０も同様に、プレート支持部１２２にカラー部１２５が設けられている。カラー部１１５、１２５の厚みはプレート２枚分の厚みに形成されている。スペーサプレート１３０は、プレート支持部１３２の上記カラー部１１５、１２５に対応する位置に、貫通孔１３５が設けられている。貫通孔１３５の大きさは、上記カラー部１１５、１２５が嵌合する大きさに形成されている。

ガイドプレート１１０又は端子付プレート１２０の上にスペーサプレート１３０が積層された場合、貫通孔１３５の下方からカラー部１１５又はカラー部１２５が挿入されて嵌合した状態となる。図１及び図３に示すように、プレート組立体１００では、ガイドプレート１１０と端子付プレート１２０に設けられている４個のカラー部１１５、１２５、１２５、１２５が積層方向において一体になり、一本のスリーブ１７０として形成される。スリーブ１７０は電池モジュールの４隅にそれぞれ一つずつ設けられ、全体で４個形成される。

図１４はボルト、ナットでプレート組立体を圧締した状態を示す電池モジュールの斜視図である。図１４にしめすように、このスリーブ１７０にボルト７１を挿通し、ナット７２を締結してプレート組立体１００の積層方向を圧締することができる。このときカラー部１１５、１２５及びボルト７１、ナット７２は、プレート組立体１００の積層方向（図７のＺ方向）における端子付プレート１２０の端子１４０の位置を規制する固定手段として機能する。カラー部１１５、１２５の径は、ボルトの径よりも若干大きく形成されているので、ボルトの挿通が容易である。カラー部１１５、１２５にボルトを挿通してナットで固定するのは、端子位置の動きをＺ−Ｘ方向、Ｚ−Ｙに方向について規制するためのものである。Ｘ−Ｙ方向に対する規制は、ガイドプレート１１０と端子付プレート１２０のガイド部１８０及び被ガイド部１８５の構造によるものである。

すなわち、端子付プレート１２０は、ガイドプレート１１０の上に積層された状態では、Ｘ方向及びＹ方向の動きが規制されているがＺ方向の動きは規制されていない。上記固定手段によりプレート組立体１００を固定することで、プレート組立体１００の各プレートのＺ方向の動きを規制することができる。

さらに上記固定手段において、スリーブ１７０は金属製のカラー部１１５、１２５が積層方向に結合しているものであるから、ボルトをスリーブ１７０に挿通しナットを締結して固定した場合に、樹脂製部材から形成したスリーブのように圧締によりスリーブがつぶれてしまう虞はなく、ピン型接点部１４１の位置精度が向上する。

図８（a）、（ｂ）に示すように、ガイドプレート１１０は、電池接合部１１１が、平板状に形成されている。また電池接合部１１１には、積層方向に沿う表裏を貫通し左右に伸びるスリット１１６が設けられている。ラミネート電池２００の前側端部の接合部２１１ａの一部が、ホットメルト接着剤等により電池接合部１１１に接合される。また電池接合部１１１の左右両端には、円筒状の突起１１８が設けられている。この突起１１８には、ラミネート電池２００の接合部２１１ａに設けられている貫通孔２２０（図５参照。）が挿通する。

またプレート支持部１１２は、上面側が電池接合部１１１の表面よりも一段高く形成された平板部１１２ａとして形成されている。この平板部１１２aに、上述したカラー部１１５が設けられている。ガイドプレート１１０の上にスペーサプレート１３０を積層した場合、平板部１１２ａの上にスペーサプレート１３０のプレート支持部１３２の底面が隙間無く当接して、スペーサプレート１３０が支持される。

端子付プレート１２０は、図９（ａ）、（ｂ）に示すように、電池接合部１２１とプレート支持部１２２と端子保持部１２３とから構成されている。端子付プレート１２０の電池接合部１２１とプレート支持部１２２の基本的な構造は、ガイドプレート１１０と同一の構造であり、電池接合部１２１にはスリット１２６、突起１２８等が設けられている。

端子付プレート１２０は、端子保持部１２３に、ガイドプレート１１０に装着されている電圧検知用端子１４０と同一形状の端子が固定されている。端子保持部１２３には、開口部１２４が設けられている。開口部１２４は、端部側も開口した形状に形成されている点がガイドプレート１１０の開口窓部１１４とは構造が異なる。端子保持部１２３のピン型接点部１４１の周囲を覆うフード部１６２は、内面の形状は、ガイドプレート１１０のフード部１６１と同じ形状に形成されている。またフード部１６２の右側面には被ガイド部１８５が設けられている。

端子付プレート１２０における端子保持部１２３への電圧検知用端子１４０の固定はガイドプレート１１０に電圧検知用端子を固定する場合と同様に、電圧検知用端子１４０をモールド成型により埋設する方法や、圧入等の手段を用いることができる。

スペーサプレート１３０は、図１０（ａ）、（ｂ）に示すように、電池接合部１３１とプレート支持部１３２とスペーサ部１３３とから構成されている。スペーサプレート１３０の電池接合部１３１の基本的な構造は、ガイドプレート１１０と共通の形状を有する。スペーサプレート１３０の長手方向左右の端部はプレート支持部１３２として形成され、平板部１３２ａの中央にカラー部１１５、１２５が嵌合する貫通孔１３５が設けられている。

尚、ガイドプレート１１０、端子付プレート１２０及びスペーサプレート１３０において、平板部１１２ａ、１２２ａ、１３２ａは、同じ厚みに形成されている。

スペーサプレート１３０のスペーサ部１３３には、開口窓部１３４、１３４とそれを繋ぐ中央部１３７が設けられている。更に前記中央部１３７のプレート長手方向略中程には、凹所１３９が設けられている。この凹所１３９には、ガイドプレート１１０又は端子付プレート１２０の上にスペーサプレート１３０が積層された際に、フード部１６２の後端部が嵌り込むようになっている。

ガイドプレート１１０と端子付プレート１２０に、スペーサプレート１３０を積層すると、ガイドプレート１１０と端子付プレート１２０のカラー部１１５，１２５がスペーサプレート１３０の貫通孔１３５に挿入される。スペーサプレート１３０のプレート支持部１３２の下面が平坦なので、ガイドプレート１１０と端子付プレート１２０のプレート支持部１１２、１２２に支持された状態となる。このとき、電池接合部１１１、１２１、１３１の厚みは、プレート支持部１１２、１２２よりも厚みが一段薄く形成されているので、電池接合部１３１のプレート間に空間が形成される。ラミネート電池２００の端部の接合部２１１ａの一部はホットメルト接着剤と共にこの空間に挟持されている。プレート支持部１１２、１２２、１２３では、プレート間に隙間が出来ることなく積層される。電圧検知用端子１４０を、積層方向においても正確な位置に固定することができる。

更にカラー部１１５、１２５の周囲は平板部１１２ａ、１２２ａとして形成されている。この平板部１１２ａ、１２２ａは電池接合部１１１、１２１よりも一段高くなるように形成されている。これらのプレートにおいて、平板部１１２ａ、１２２ａ、１３２ａの厚みが、基本的なプレートの厚みである。プレートは平板部により、その上に積層されるプレートを支持している。

図７に示すように、最上位置のプレート１３０を除いて、各プレートの電池接合部１１１、１２１、１３１の上には別のプレートが積層されている。各プレートの電池接合部１１１、１２１、１３１の上には、ラミネート電池２０１〜２０８の端部の接合部がホットメルト接着剤により接合されている。

電圧検知用端子１４０のタブ接合部１４２は、ガイドプレート１１０の開口窓部１１４、端子付プレート１２０の開口部１２４に望み、該開口窓部１１４、開口部１２４でラミネート電池の電極タブと超音波溶接等で接合一体化される。

電池モジュール１０の組立の際、各ラミネート電池２０１〜２０８を電気的に接続するには、特開２００７−１７２８９３号公報等に記載されているような公知の手段を用いることができる。ラミネート電池２０１〜２０８は、例えば直列に接続し、下記のように３つのサブアセンブリから組み立てることができる。一番上の第１アセンブリとして、３枚のラミネート電池２０６〜２０８を直列に接続し、マイナス側の端子を組み付ける。二番目の第２アセンブリとして、２枚のラミネート電池２０４〜２０５を直列に接続する。一番下の第３アセンブリとして、３枚のラミネート電池２０１〜２０３を直列に接続し、プラス側の出力端子を組み付ける。第１アセンブリと第２アセンブリのタブどうしを接合する。第２アセンブリと第３アセンブリのタブどうしを接合する。ラミネート電池２０１〜２０８が直列に接続された電池モジュール１０が得られる。

電圧検知用端子１４０は、開口窓部１１４、開口部１２４から露出しているタブ接合部１４２とラミネート電池のタブを接合する。電圧検知用端子１４０とタブの接合や、タブどうしの接合には、超音波溶接を用いることができる。またこれらの接合は超音波溶接に限定されず、溶接や接着等の手段を用いても良い。

図１３は、図１に示す電池モジュールに嵌合するコネクタを示し、（ａ）は正面図であり、（ｂ）は平面図である。コネクタは、図１３（ａ）、（ｂ）に示すように、電池モジュール１０のコネクタ嵌合部１５０の端子の位置に合わせて４つの端子キャビティ３０１が縦一列に配置されている。各端子キャビティ３０１は、それぞれ、端子付プレート１２０及びガイドプレート１１０のフード部１６０の内部に挿通可能に形成されている。端子キャビティ３０１にはそれぞれ、電圧検知用端子１４０のピン型接点部１４１が挿通される箱型端子３０２が埋設されている。箱型端子３０２にはそれぞれ、図示しないが、ワイヤーハーネスが接続される。図１１に示すように箱型端子３０２は、箱型端子部３１１とバレル部３１２とから構成され、バレル部３１２にワイヤーハーネスが接続される。

図１に示すようにコネクタ３００の側面には、ガイドプレートの係止突起１８４と係合する係合爪３０３が設けられている。コネクタ３００を電池モジュール１０のコネクタ嵌合部１５０に挿入すると、コネクタ３００の端子キャビティ３０１が、それぞれ各フード部１６１、１６２に挿入し、電圧検知用端子１４０のピン型接点部１４１とコネクタの箱型端子３０２が電気的に接続される。端子キャビティ３０１をフード部１６０に挿入する場合、端子キャビティ３０１の挿入位置はフード部１６０によってガイドされることになる。箱型端子３０２とピン型接点部１４１の接続の際に、ピン型接点部１４１が曲がったりする虞がなく、確実な接続を図ることができる。

またコネクタ３００をコネクタ嵌合部１５０に嵌合すると、コネクタ側面の係合爪３０３がガイドプレート１１０の係止突起１８４に係止され、コネクタ３００がコネクタ嵌合部１５０に固定される。コネクタ３００の係合爪３０３に連設されている係合解除部３０４を押すと、係合爪３０３の係止が外れてコネクタ３００をコネクタ嵌合部１５０から取り外すことができる。

従来のブレード型端子を接点に使用した場合は、コネクタ側に対向接点端子を用いる必要があった。これに対し、電圧検知用端子１４０の接点としてピン型接点部１４１を用いた場合、コネクタ側の端子は箱型端子３０２を用いることができる。電池モジュール１０とワイヤーハーネスのコネクタ３００を接続する場合、ピン型接点部と箱型端子との嵌合は、コネクタとコネクタ嵌合部の嵌合力が高くならずに、嵌合力を低く抑制できる。

以上、本発明の実施の形態について詳細に説明したが、本発明は上記実施の形態に何ら限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の改変が可能である。

例えば、上記実施例ではガイド部を有するガイドプレート１１０は、単電池の積層方向の端部（図中では最下部）に設けたが、ガイドプレート１１０の位置が、積層方向の中程になるように形成してもよい。

また実施例のガイドプレート１１０には、電圧検知用端子１４０やフード部１６１等が設けられているが、ガイドプレートは少なくともガイド部１８０を有すればよく、電圧検知用端子を設けずに構成してもよい。

また実施例のコネクタ嵌合部１５０は、端子が積層方向に沿って１列に４つの端子が一纏めにされて構成されているが、端子が積層方向に沿って２列以上に配置されて一纏めにされていてもよい。

また、ガイドプレート１１０や端子付プレート１２０に電圧検知用端子を取付ける場合、実施例では図８（ｂ）、図９（ｂ）等に示すように、接合部１４２がプレートの長手方向の中央に対し図中右側に配置されているが、接合部１４２がプレートの図中左側になるように配置してもよい。

また上記実施例では電圧検知用端子１４０は、ラミネート電池の負極側に接続されているが、正極側に接続してもよい。

１０ 電池モジュール
２０ 単電池積層体
１００ プレート組立体
１１０ ガイドプレート
１１５ カラー部
１２０ 端子付プレート
１２５ カラー部
１４０ 電圧検知用端子
１４１ ピン型接点部
１５０ コネクタ嵌合部
１６０ フード部
１７０ スリーブ
１８０ ガイド部
１８５ 被ガイド部
２００（２０１〜２０８） ラミネート電池
２１１ 電池本体
２１２ 発電要素
２１３ 外装材
２１４ 正極タブ
２１５ 負極タブ

Claims (5)

1. 発電要素が外装材によって封止された薄板状の電池本体と、前記発電要素の電極に接続され前記外装材の端部から外部に導出されたタブとを有する平面形状が矩形状の薄型電池が、厚み方向に複数枚積層された電池モジュールに用いられ、前記薄型電池の一辺に沿う方向を長手方向として延びると共に、前記各薄型電池の前記長手方向の端部に接合されて積層される複数枚のプレートにより構成されるプレート組立体であって、
   前記プレート組立体は、前記薄型電池のタブに接続されている複数の端子が前記薄型電池の積層方向に沿って配列された端子集合体からなるコネクタ嵌合部を有し、
   前記プレート組立体が、前記薄型電池のタブに接続される端子が固定されている複数の端子付プレートと、前記複数の端子付プレートの前記薄型電池の電池面方向の動きを規制するガイド部を備えるガイドプレートとを積層して構成され、
   前記ガイドプレートは前記薄型電池の端部に接続され、前記端子付プレートの積層方向端に積層されると共に、前記ガイド部が前記積層方向に沿って立設し、
   前記複数の端子付プレートはそれぞれ、前記ガイドプレートのガイド部が挿通して、当該端子付プレートの電池面方向の動きが規制される被ガイド部を備えることを特徴とするプレート組立体。
2. 前記端子付プレートの前記端子がピン型接点部を有することを特徴とする請求項１記載のプレート組立体。
3. 前記端子付プレートに前記各端子のピン型接点部の周囲を覆うフード部が設けられ、前記コネクタ嵌合部が前記フード部により前記端子毎に区画されていることを特徴とする請求項1又は２に記載のプレート組立体。
4. 前記プレート組立体が積層方向の動きを規制するための固定手段を備えていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のプレート組立体。
5. 発電要素が外装材によって封止された薄板状の電池本体と、前記発電要素の電極に接続され前記外装材の端部から外部に導出されたタブとを有する薄型電池が、厚み方向に複数枚積層され、前記各薄型電池の端部に接合されて積層される複数枚のプレートによって構成されるプレート組立体を有する電池モジュールであって、
   前記請求項１〜４のいずれか１項に記載のプレート組立体を備えることを特徴とする電池モジュール。

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