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JP6112612B2 - 電池モジュール - Google Patents

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Description

本発明は、リチウムイオン電池などの二次単位電池を用いて構成される電池モジュールに関する。
近年、環境問題から、戸建て住宅などの家庭用途や、輸送機器、建設機器等の産業用途に用いることが可能な、風力発電、太陽光発電等から得られるクリーンエネルギーが注目されている。しかし、クリーンエネルギーは状況に応じた出力の変動が大きいという問題を有している。例えば、太陽光発電によるエネルギーは、太陽が昇っている日中には得られるが、太陽が沈んだ後の夜間には得られない。
クリーンエネルギーの出力を安定化するために、クリーンエネルギーを一時的に電池に蓄える技術が用いられる。例えば、電池に蓄えられた太陽光エネルギーは、太陽が沈んだ後の夜間にも利用可能となる。このようなクリーンエネルギーを蓄えるための電池としては、一般的に鉛電池が使用されていたが、鉛蓄電池は一般的に大型であり、エネルギー密度が低い、という欠点がある。
そこで、近年では、常温で作動可能であり、エネルギー密度も高いリチウムイオン二次電池が注目されている。チウムイオン二次電池は、エネルギー密度が高いという特性に加えて、インピーダンスが低いため応答性に優れている、という特徴も有する。
リチウムイオン二次電池としては、例えば、可撓性のフィルムの内部に電池要素が封入されているラミネート電池がある。ラミネート電池は、一般的に平板状であり、正極および負極が可撓性フィルムの外部に引き出されている。
上記のようなラミネート電池の２個以上を直列に接続して、容器本体（ケーシング）内に収容しモジュール化することで、大容量化に好適なものとする技術が知られている。
例えば、特許文献１（特許第３９７０６８４号公報）には、シート状に形成された４枚のシート状二次電池セルを互いに直列に接続して構成された組電池と、この組電池を収容する薄型直方体形状のケーシングとで構成された電池モジュールが開示されている。
特許第３９７０６８４号公報
リチウムイオン二次電池は、他の電池に比べて高いエネルギー密度を有するので、安全性確保のために、特に高い難燃性が求められている。電池の難燃性は、電極材料を難燃性に優れたものにしたり、単位電池の構造の工夫によっても高めることができるが、単位電池を内蔵する電池モジュールの構造にも高い難燃性の確保が強く望まれている。
しかし、特許文献１に開示された電池モジュールは、２枚の二次電池セルで組電池を構成するに際し、袋状外装体のシール部を互いに重ね合せる構造を有するので、一方の電池の異常発熱などが他方の電池に伝播しやすく、電池モジュール構造としての高い難燃性の確保に課題があった。
そこで、本発明の目的は、高い難燃性を確保し易い構造を有する電池モジュールを提供することにある。
本発明は、上記のような問題を解決するものであって、本発明に係る電池モジュールは、複数のシート状の単位電池が積層された組電池と、２つの主面である表面および裏面を有する平板状の基体と、前記表面および前記裏面の周縁部に基体から立設して設けられ、表面および裏面の各々に形成された周縁隔壁部と、前記表面および前記裏面とは異なる側面であって、対向する２つの側面に表面あるいは裏面の平面方向に沿って設けられる突状ガイド部材と、を有し、前記基体と前記周縁隔壁部で形成された領域には、前記組電池が少なくともひとつ収容され、前記突状ガイド部材とモジュール収容ラックの凹状ガイド部材とが填り合うことでモジュール収容ラックに対して電池モジュールが挿抜される。
また、本発明に係る電池モジュールは、前記突状ガイド部材は、前記周縁隔壁部から突出あるいは基体から延在するように設けられ、前記突出する突出量あるいは延在する延長量が変化するテーパー部を有する。
また、本発明に係る電池モジュールは、前記２つの側面に設けられる突状ガイド部材において、表面あるいは裏面に垂直方向の幅が互いに異なる。
また、本発明に係る電池モジュールは、前記組電池が、積層された前記複数のシート状の単位電池を並列接続してなる。
また、本発明に係る電池モジュールは、前記組電池が、前記表面および前記裏面に設けられた前記領域内の各々に収容される。
また、本発明に係る電池モジュールは、前記複数の組電池を直列に接続するバスバーを有する。
また、本発明に係る電池モジュールは、前記基体の表面側に設けられた少なくともひとつの組電池と、前記基体の裏面に設けられた少なくともひとつの組電池と、を接続するバスバーを有する。
本発明に係る電池モジュールによれば、組電池それぞれの周縁部外に設けた区分け隔壁部により一方の電池の異常発熱などが他方の電池に伝播し難く保てるので、容量の大きく、高い難燃性が確保しやすい電池モジュールが提供できる。
本発明の実施形態に係る電池モジュールを構成する単位電池１００及びその予備加工工程を示す図である。 本発明の実施形態に係る電池モジュールを構成する上で用いられる電池収容体２００を説明する図である。 本発明の実施形態に係る電池モジュールを構成する上で用いられる電池収容体２００を説明する図である。 本発明の実施形態に係る電池モジュールの製造工程を説明する図である。 本発明の実施形態に係る電池モジュールの製造工程を説明する図である。 本発明の実施形態に係る電池モジュールの製造工程を説明する図である。 本発明の実施形態に係る電池モジュールの製造工程を説明する図である。 本発明の実施形態に係る電池モジュールを構成する上で用いられる第１面カバー体３１０を説明する図である。 本発明の実施形態に係る電池モジュールを構成する上で用いられる第２面カバー体３２０を説明する図である。 本発明の実施形態に係る電池モジュールを構成するカバー体の予備加工工程を示す図である。 本発明の実施形態に係る電池モジュールを構成する上で用いられるカバー体絶縁シート３６０を説明する図である。 本発明の実施形態に係る電池モジュールを構成するカバー体の予備加工工程を示す図である。 本発明の実施形態に係る電池モジュールの製造工程を説明する図である。 本発明の実施形態に係る電池モジュール４００を示す図である。 本発明の実施形態に係る電池モジュールの製造工程を説明する図である。 本発明の実施形態に係る電池モジュールの製造工程を説明する図である。 本発明の実施形態に係る電池モジュールを構成するカバー体の予備加工工程を示す図である。 バッテリー管理回路ユニット５００の製造工程を説明する図である。 バッテリー管理回路ユニット５００の製造工程を説明する図である。 バッテリー管理回路ユニット５００の製造工程を説明する図である。 バッテリー管理回路ユニット５００を示す図である。 本発明の実施形態に係る電池モジュール４００が用いられた蓄電装置６００の概要を示す図である。 本発明の他の実施形態に係る電池モジュール４００を構成するための、単位電池１００の並列接続からなる組電池を説明する図である。 単位電池１００の並列接続からなる組電池を示す図である。 本発明の第２の実施形態に係る電池モジュール７００を示す図である。 本発明の実施形態に係る電池モジュールを構成する上で用いられる電池収容体２００の断面図である。 本発明の実施形態に係る電池モジュールを構成する上で用いられる電池収容体２００の断面図である。 本発明の実施形態に係る電池モジュールを構成する上で用いられる電池収容体２００の断面図である。 本発明の実施形態に係る電池モジュールを構成する上で用いられる電池収容体２００の断面図である。 電池収容体２００の断面図示箇所を説明する図である。 本発明の実施形態に係る電池モジュール４００の断面図である。
以下、本発明の実施の形態を図面を参照しつつ説明する。図１は本発明の実施形態に係る電池モジュールを構成する単位電池１００及びその予備加工工程を示す図である。この単位電池１００としては、リチウムイオンが負極と正極とを移動することにより充放電が行われるリチウムイオン二次単位電池が用いられる。
単位電池１００の電池本体部１１０は、複数のシート状正極と複数のシート状負極とがセパレータを介して積層された電極積層体、および電解液（いずれも図示しない）が、平面視で矩形のラミネートフィルム外装材内に収容された構造となっている。そして、電池本体部１１０の一方の端部からは、正極引き出しタブ１２０及び負極引き出しタブ１３０が引き出されている。上記のような複数のシート状正極と複数のシート状負極とがセパレータを介して積層された積層方向をシート厚方向として定義する。
正極引き出しタブ１２０及び負極引き出しタブ１３０は、いずれも平面状で、ラミネートフィルム外装材内において、それぞれ、シート状正極、シート状負極と直接またはリード体などを介して接続されている。ラミネートフィルム外装材は、熱融着樹脂層を有する金属ラミネートフィルムにより構成されている。より具体的には、例えば２枚の金属ラミネートフィルムが、熱融着樹脂層同士を相対して重ねられてラミネートフィルム外装材を構成し、シート状正極、シート状負極およびセパレータを有する電極積層体や電解液を、内部に収容した状態でラミネートフィルム外装材の外周辺が熱シールされることで、その内部が密閉されている。
ここで、ラミネートフィルム外装材よりなる電池本体部１１０から引き出される正極引き出しタブ１２０や負極引き出しタブ１３０などの金属片は、「引き出しタブ」と称することとし、ラミネートフィルム外装材の内側でセパレータや電解液などを介して積層されているシート状正極やシート状負極を「電極」と称する。
なお、電極積層体には、上記のように複数のシート状正極と複数のシート状負極とがセパレータを介して積層したものの他に、シート状正極とシート状負極とがセパレータを介し積層したものを巻回し、これが圧縮されることにより積層体をなすものも含まれる。
上記のような単位電池１００においては、正極引き出しタブ１２０の材質としてはアルミニウムまたはアルミニウム合金が、また、負極引き出しタブ１３０の材質としては、ニッケル、他の金属にニッケルメッキを施した材料（ニッケルメッキ材。例えば、ニッケルメッキをした銅など）、ニッケルと他の金属のクラッド（ニッケルクラッド材。例えば、ニッケル−銅クラッドなど）が一般的に用いられている。本実施形態においては、アルミニウム製の正極引き出しタブ１２０が、また、ニッケルメッキをした銅からなる負極引き出しタブ１３０がそれぞれ用いられている。
以上のように構成される単位電池１００に対して、電池モジュールに組み込み前段としての予備加工を実施する。まず、図１（Ａ）に示すように、単位電池１００の周縁部におけるラミネートフィルム外装材の４箇所に、位置合わせ貫通孔１１１を設ける。このような位置合わせ貫通孔１１１は、後の工程において、単位電池１００を単位電池収容体２００にセットする際に用いる。
単位電池収容体２００には単位電池位置合わせ突起部２４１が設けられているが、単位電池１００を単位電池収容体２００に載置する際には、単位電池位置合わせ突起部２４１を位置合わせ貫通孔１１１に貫通させるようにすれば、簡単に単位電池１００を単位電池収容体２００にセッティングすることが可能となり、製造効率がよい。
続いて、図１（Ｂ）の工程においては、正極引き出しタブ１２０及び負極引き出しタブ１３０の２箇所、正極引き出しタブ１２０と負極引き出しタブ１３０との間に位置するラミネートフィルム外装材の１箇所の計３箇所に絶縁テープ１１５を貼着して、より確実な絶縁性を確保するようにする。
また、図１（Ｂ）の工程においては、銅製の継ぎ足しタブ部材１４０を、溶着部１４３で超音波溶着することで、正極引き出しタブ１２０に接続する。このような継ぎ足しタブ部材１４０を用いる理由について説明する。
本発明に係る電池モジュールを構成する上では、単位電池１００の正極引き出しタブ１２０と、この単位電池１００に隣り合う単位電池１００の負極引き出しタブ１３０とを、ネジによって機械的に銅製のバスバーに固着することで、電気接続を行うようにする。
ここで、単位電池１００のアルミニウムを含む正極引き出しタブ１２０と、銅製のバスバーとを機械的に固着させる構成では、電位差の問題により所定の年月が経過した後の導電性が劣化する可能性がある。
そこで、本発明に係る電池モジュールにおいては、上述のように、単位電池１００の正極引き出しタブ１２０には、銅製の継ぎ足しタブ部材１４０を溶着により接合しておく。そして、銅製の継ぎ足しタブ部材１４０と、バスバーとを機械的に固着することによって、電位差による導電性劣化の問題を解決する。このような構成によれば、機械的な電気接続部では、同種の金属材料による電気接続となり、電位差の問題がなく、年月の経過による導電性の劣化が発生することがほとんどなくなる。
続く、図１（Ｃ）の工程においては、正極引き出しタブ１２０に継ぎ足された継ぎ足しタブ部材１４０に貫通孔１４５を設け、負極引き出しタブ１３０に貫通孔１３５を設ける。これらの貫通孔は、後述するように（１）単位電池１００を単位電池収容体２００に機械的に固定するため、（２）単位電池収容体２００のバスバーにタブを電気的に接続するため、及び、（３）タブとセンス線を電気的に接続するために利用される。
続く、図１（Ｄ）の工程においては、単位電池１００の電池本体部１１０に両面テープ１５０を貼り付ける。両面テープ１５０は、電池本体部１１０のそれぞれの面に３条ずつ、計両面合わせて６条を貼り付けるようにする。この両面テープ１５０の単位電池１００と貼着していない面は、単位電池収容体２００との貼着、及び、カバー体のカバー体絶縁シートとの貼着に利用されることで、電池モジュール内での単位電池１００の位置が固定される。
次に、以上のように準備加工された単位電池１００を収容するための単位電池収容体２００の詳細な構成について説明する。図２及び図３は本発明の実施形態に係る電池モジュールを構成する上で用いられる電池収容体２００を説明する図である。また、図２６乃至図２９は電池収容体２００の断面図であり、図３０は図２６乃至図２９で示す断面図が電池収容体２００におけるどの箇所であるかを説明する図である。図２６は図３０のＡ−Ａ断面を見た図であり、図２７は図３０のＢ−Ｂ断面を見た図であり、図２８は図３０のＣ−Ｃ断面を見た図であり、図２９は図３０のＤ−Ｄ断面を見た図である。
電池収容体２００は、ＡＢＳなどの合成樹脂製の部材であり、電池収容体２００においては、単位電池１００などが組み付けられ、単位電池１００同士などの配線が行われる。
電池収容体２００は、平板状の基体と、基体の２つの主面である表面および裏面の周縁部に形成された周縁隔壁部と、を有する。周縁隔壁部は、基体表面側に設けられた第１面周縁隔壁部と、基体裏面側に設けられた第２面周縁隔壁部と、から構成されている。ここで、図２は電池収容体２００の基体表面側を斜視的にみた図であり、図３は電池収容体２００の基体裏面側を斜視的にみた図である。図２に示されている基体表面側の電池収容体の主面を第１面２１０、また、図３に示されている基体裏面側の電池収容体の主面を第２面２２０として、以下、説明する。
第１面２１０においては、基体表面の周縁を囲むように、基体表面から垂直方向に立設した第１面周縁隔壁部２１１が設けられている。この第１面周縁隔壁部２１１で囲まれた内側のエリアは、後述するカバー体によって遮蔽される。
また、第１面２１０における第１面周縁隔壁部２１１で囲まれた内側のエリアにおいては、基体表面から垂直方向に立設した第１面区画分け隔壁部２１２が設けられており、第１面内で互いに隣接する単位電池１００の間の隔壁を成している。また、第１面区分け隔壁部２１８も設けられており、第１区分け隔壁部２１２と共に単位電池１００を収容する収容室などを区画分けする構成になっている。
第１面２１０においては、主として、上記のような第１面区画分け隔壁部２１２と第１面区分け隔壁部２１８によって、単位電池１００を収容する収容室である第１電池収容室２１５、第２電池収容室２１６と、単位電池１００のタブの電位を検出するためのセンス線を収容する収容室である第１面配線収容室２１７とが構成されるようになっている。
上記のような第１面区画分け隔壁部２１８においては、壁部の高さが、他の部分より低くされた線引き回し切り欠き部２１４が設けられることで、センス線などを一方の収容室から他方の収容室へと引き回すことが可能とされている。
同様に、第２面２２０においても、基体裏面の周縁部に囲むように、基体裏面から垂直方向に立設した第２面周縁隔壁部２２１が設けられている。この第２面周縁隔壁部２１１で囲まれた内側のエリアは、後述するカバー体によって遮蔽される。
また、第２面２２０における第２面周縁隔壁部２２１で囲まれた内側のエリアにおいては、基体裏面から垂直方向に立設した第２面区画分け隔壁部２２２が設けられており、第２面内で互いに隣接する単位電池１００の間の隔壁を成している。また、第２面区分け隔壁部２２８も設けられており、第２区分け隔壁部２２２と共に単位電池１００を収容する収容室などを区画分けする構成になっている。
第２面２２０においては、主として、上記のような第２面区画分け隔壁部２２２と第２面区分け隔壁部２２８によって、単位電池１００を収容する収容室である第３電池収容室２２５、第４電池収容室２２６と、単位電池１００のタブの電位を検出するためのセンス線を収容する収容室である第２面配線収容室２２７とが構成されるようになっている。
上記のような第２面区画分け隔壁部２２８においては、壁部の高さが、他の部分より低くされた線引き回し切り欠き部２２４が設けられることで、センス線などを一方の収容室から他方の収容室へと引き回すことが可能とされている。
上記に示すように、単位電池収容体２００は、第１面２１０において第１電池収容室２１５及び第２電池収容室２１６の２つの単位電池１００の収容室を有しており、第２面２２０において第３電池収容室２２５及び第４電池収容室２２６の２つの単位電池１００の収容室を有しており、両面で合わせて計４つの単位電池１００の収容室を有している。仮にひとつの電池収容室に１つの単位電池１００を収容するものとすると、本実施形態に係る単位電池収容体２００では、最大で４つの単位電池１００を収容することが可能である。なお、本発明における電池モジュールでは、単位電池収容体２００で収容可能とする単位電池１００の数は、この例に限定されるものではなく、単位電池収容体２００の両面を利用するのであれば、単位電池収容体２００で収容可能とする単位電池１００の数は、任意の数とすることができる。
単位電池収容体２００の一方の端部（第１電池収容室２１５及び第４電池収容室２２６が配されている側の端部）においては、第１貫通孔２３１が設けられており、その第１貫通孔２３１と、第１面周縁隔壁部２１１及び第２面周縁隔壁部２２１の周縁隔壁部との間には第１コネクタ２３２が設けられる。この第１コネクタ２３２からは、直列接続される単位電池１００の電源が取り出せるようになっている。
第１コネクタ２３２には、第１面２１０に収容される単位電池１００からの電源線、及び、第２面２２０に収容される単位電池１００からの電源線が接続されるために、第１面２１０と第２面２２０との間を貫通する上記のような第１貫通孔２３１が設けられていることが好ましい。
また、第１貫通孔２３１は単位電池１００からの電源線を第１コネクタ２３２に接続する作業を行う際のスペースをも提供するものであり、製造効率上も有効である。
同じく、単位電池収容体２００の一方の端部（第１電池収容室２１５及び第４電池収容室２２６が配されている側の端部）においては、第２貫通孔２３３が設けられており、その第２貫通孔２３３と、第１面周縁隔壁部２１１及び第２面周縁隔壁部２２１の周縁隔壁部との間には第２コネクタ２３４が設けられる。この第２コネクタ２３４からは、直列接続される各単位電池１００のタブの電位情報が取り出せるようになっている。このような各単位電池１００のタブの電位情報によって、後述するバッテリー管理回路ユニット５００が各々の単位電池１００の管理を行うことができるようになっている。
第２コネクタ２３４には、第１面２１０に収容される単位電池１００からのセンス線、及び、第２面２２０に収容される単位電池１００のタブ電位のセンス線が接続されるために、第１面２１０と第２面２２０との間を貫通する上記のような第２貫通孔２３３が設けられていることが好ましい。
また、第２貫通孔２３３は単位電池１００からのセンス線を第２コネクタ２３４に接続する作業を行う際のスペースをも提供するものであり、製造効率上も有効である。
単位電池収容体２００の一方の端部（第１電池収容室２１５及び第４電池収容室２２６が配されている側の端部）であり、第１貫通孔２３１と第２貫通孔２３３との間には、第１面２１０と第２面２２０との間を貫通する取手貫通孔２３５が設けられており、取手貫通孔２３５とその周囲が取手部２３６として機能するようになっている。このような取手部２３６は、電池モジュールの取り扱い性を向上させるものである。
単位電池収容体２００における第１面２１０の第２電池収容室２１６と、第２面２２０の第３電池収容室２２５との間には、第１面２１０と第２面２２０との間を貫通するバスバー引き回し貫通孔２３７が設けられている。
本発明に係る電池モジュールにおいては、各電池収容室に配された電池が直列接続されるが、このバスバー引き回し貫通孔２３７によって、１つのバスバーを第１面２１０の第２電池収容室２１６と、第２面２２０の第３電池収容室２２５との間を跨がせることが可能となり、これにより、第２電池収容室２１６に収容される単位電池１００と第３電池収容室２２５に収容される単位電池１００とを、このバスバーを介して電気接続することができるようになっている。
また、単位電池収容体２００の一方の端部（第１電池収容室２１５及び第４電池収容室２２６が配されている側の端部）には、第１面２１０と第２面２２０との間を貫通するヒューズ取り付け貫通孔２３８が設けられている。直列接続される単位電池１００の電源ラインにはヒューズを介挿するが、このヒューズがヒューズ取り付け貫通孔２３８を利用して配置される。また、ヒューズ取り付け貫通孔２３８の両長手方向近傍には、ヒューズや端子、バスバーを螺着するために利用される２つのヒューズ固着ネジ孔２４９が配されている。これらヒューズ固着ネジ孔２４９は、内周にネジパターンが切られた金属の筒状体が、樹脂で形成される単位電池収容体２００に一体モールドで埋め込まれるような形で設けられることが好ましい。
また、単位電池収容体２００には、第１面２１０と第２面２２０との間を貫通するカバー体係止貫通孔２３９が２箇所に設けられている。単位電池収容体２００においては、後述するように、第１面２１０に配された単位電池１００や各種配線を第１面カバー体３１０により、また、第２面２２０に配された単位電池１００や各種配線を第２面カバー体３２０により遮蔽するが、カバー体の取付けに際し、カバー体に設けられた係止片は、先のカバー体係止貫通孔２３９が係合するようになっている。
第１電池収容室２１５、第２電池収容室２１６、第３電池収容室２２５、第４電池収容室２２６のそれぞれの収容室には、基体表面または基体裏面から立設されてなり、略十字形状をなした単位電池載置部２４０が設けられている。
これらの単位電池載置部２４０は、各収容室の４箇所に設けられている。また、単位電池載置部２４０の基体表面または基体裏面からの高さは、単位電池１００の電極積層領域１０５の厚さの略半分程度である。これにより、単位電池１００が収容室にセットされたとき、これを安定させることが可能となる。
また、単位電池載置部２４０の十字形の中央部には、ピン突起状の単位電池位置合わせ突起部２４１が設けられている。単位電池１００が収容室にセットされたとき、４つの単位電池位置合わせ突起部２４１が、単位電池１００の周縁部におけるラミネートフィルム外装材の４箇所に設けられている位置合わせ貫通孔１１１に、それぞれ嵌合するようになっている。これにより、単位電池１００を単位電池収容体２００に取り付ける際には、簡単に単位電池１００の位置合わせを行うことができるので、生産性が向上する。
また、第１電池収容室２１５、第２電池収容室２１６、第３電池収容室２２５、第４電池収容室２２６のそれぞれの収容室には、基体表面または基体裏面から立設されたタブ部材載置部２４５が設けられている。これらのタブ部材載置部２４５は、各収容室の２箇所に設けられている。
これらのタブ部材載置部２４５は、基体表面または基体裏面からの高さが場所によって異なるようにされており、これにより、後述するバスバーが安定的に載置することができるようになっている。具体的には、バスバーが載置される箇所に相当するタブ部材載置部２４５の高さは、載置されない箇所に比べて低くなっている。
また、タブ部材載置部２４５の一部には、タブ部材固着ネジ孔２４６が設けられている。タブ部材固着ネジ孔２４６は、内周にネジパターンが切られた金属の筒状体が、樹脂で形成される単位電池収容体２００に一体モールドで埋め込まれるような形で設けられることが好ましい。
このタブ部材固着ネジ孔２４６を利用して、単位電池１００のタブと、バスバーと、センス線の端子とを一体的に、ネジで螺着することで、（１）単位電池１００を単位電池収容体２００に機械的に固定し、（２）単位電池収容体２００のバスバーにタブを電気的に接続し、及び、（３）タブとセンス線を電気的に接続することができるようになっている。
単位電池収容体２００の外周における一方の対向する端部には、第１端側突状ガイド部材２５０、及び、第２端側突状ガイド部材２５５が設けられている。これら第１端側突状ガイド部材２５０、及び、第２端側突状ガイド部材２５５は、凸部が長手方向に連続するような構造であり、後述するラックにおける凹部に、これらをスライドさせることで、本発明に係る電池モジュールを蓄電装置のラックに収容することが可能となる。
第１端側突状ガイド部材２５０の両端部にはテーパー部２５１及びテーパー部２５２が、また、第２端側突状ガイド部材２５５の両端部にはテーパー部２５６及びテーパー部２５７がそれぞれ設けられることで、上記のように、ラックにおける凹部に電池モジュールを差し込み入れる際には、差し込みが容易となり取り扱い性が向上する。また、ラックにおける凹部から電池モジュールを取り外す際には、各テーパー部がアソビとなるので、電池モジュールの抜き去り方向に留意する必要性があまりなく、取り扱い性が向上する。
第１端側突状ガイド部材２５０の幅と、第２端側突状ガイド部材２５５の幅とは、互いに異なるものを用いることで、想定していない姿勢で、電池モジュールがラックに対して抜き差しされることを防止することが可能となる。なお、第１端側突状ガイド部材２５０の幅は、或いは、第２端側突状ガイド部材２５５の幅は、基体表面または基体裏面と垂直な方向でみた長さとして定義することができる。
第１端側突状ガイド部材２５０及び第２端側突状ガイド部材２５５はいずれも、基体表面および基体裏面とは異なる側面であって、対向する２つの側面に基体表面あるいは基体裏面の平面方向に沿って設けられるものである。
第１端側突状ガイド部材２５０及び第２端側突状ガイド部材２５５は、周縁隔壁部（２１１，２２１）から突出あるいは基体から延在するように設けられるものある。また、各テーパー部は、前記突出する突出量あるいは延在する延長量が変化するものである、ということができる。
単位電池収容体２００においては、第１面２１０に配された単位電池１００や各種配線を第１面カバー体３１０により、また、第２面２２０に配された単位電池１００や各種配線を第２面カバー体３２０により遮蔽する構造を採る。このために、第１面カバー体３１０を第１面２１０にネジにより螺着するために用いられるカバー体固着ネジ孔２６０が、第１面２１０に９個設けられている。同様に、第２面カバー体３２０を第１面２２０にネジにより螺着するために用いられるカバー体固着ネジ孔２６０が、第２面２２０に同じく９個設けられている。それぞれの面に、カバー体固着ネジ孔２６０は９個設けられているが、全てのカバー体固着ネジ孔２６０でネジ留めする必要はない。また、カバー体固着ネジ孔２６０を一の面に設ける数は、９個に限らず任意の数とすることができる。また、図に例示するように、カバー体固着ネジ孔２６０を設置する位置は、第１面２１０と第２面２２０で互いに対称になるように隣接して配置している。こうすることで、同位置に配置する場合に比べ、ネジ孔に要する厚を減じることができるので、電池モジュールを薄型化し易くできる。
次に、以上のように構成される単位電池収容体２００に単位電池１００などの各部品を組み付けて、本発明に係る電池モジュールとする工程について説明する。
まず、図４及び図５を参照して、単位電池収容体２００の第１面２１０における取り付け工程について説明する。
第１コネクタ２３２、第２コネクタ２３４が設けられている区画と、第１電池収容室２１５の区画との間に設けられているタブ部材載置部２４５に第１バスバー２７１を載置する。この第１バスバー２７１には、タブ部材載置部２４５に載置したときに、タブ部材固着ネジ孔２４６と対応する箇所に２つの貫通孔が設けられている。
電源線２８１の電源線端子２８２の孔と、第１バスバー２７１の貫通孔（第１コネクタ側の貫通孔）と、タブ部材固着ネジ孔２４６にはネジ２８３が挿通される。続いて、電源線端子２８２と第１バスバー２７１とタブ部材固着ネジ孔２４６とを一体的にネジ２８３で螺着することで、機械的固着及び電気的接続を行う。
電源線２８１の電源線端子２８２が設けられていない方の端部は、第１コネクタ２３２のケーシングで囲われた不図示の端子と電気接続が図られる。
また、第１面区画分け隔壁部２１２が形成するスペースには、サーミスタ２８６が配され、このサーミスタ２８６のサーミスタ接続線２８５は、第２コネクタ２３４の不図示の端子と電気接続が図られる。
サーミスタ２８６は、電池モジュール内の温度を検出し、その検出信号は第２コネクタ２３４を介してバッテリー管理回路ユニット５００に送信される。本発明に係る電池モジュールにおいては、バッテリー管理回路ユニット５００が、このサーミスタ２８６から温度データを取得して、これに基づいて放電停止などの制御を行うようにしている。
次に、第１電池収容室２１５の区画と第２電池収容室２１６の区画との間に設けられているタブ部材載置部２４５に第２バスバー２７２を載置する。この第１バスバー２７２には、これをタブ部材載置部２４５に載置したときに、タブ部材固着ネジ孔２４６と対応する箇所に２つの貫通孔が設けられている。
次に、第１面２１０における第２電池収容室２１６に設けられているタブ部材載置部２４５と、第２面２２０における第３電池収容室２２５に設けられているタブ部材載置部２４５と、に第３バスバー２７３を取り付ける。この第３バスバー２７３の断面は、略Ｚ字状をなしており、バスバー引き回し貫通孔２３７を利用して、第１面２１０と第２面２２０との間を跨ぐようにして取り付けられる。この第３バスバー２７３には、これが所定位置に取り付けられたとき、タブ部材固着ネジ孔２４６と対応する箇所に２つの貫通孔が設けられている。
続いて、図５に示すように、第１電池収容室２１５と第２電池収容室２１６のそれぞれに単位電池１００を載置する。このとき、単位電池収容体２００の単位電池位置合わせ突起部２４１を単位電池１００の位置合わせ貫通孔１１１に貫通させるようにすればよいので、簡単に単位電池１００を単位電池収容体２００に載置することができる。
なお、単位電池１００を各収容室に載置する上では、両面テープ１５０が利用され、収容室に貼り付けられる形で固定される。
次に、図５に示すように、センス線２８７のセンス線端子２８８の孔と、タブ部材の孔（負極引き出しタブ１３０の貫通孔１３５、又は継ぎ足しタブ部材１４０の貫通孔１４５）と、バスバーの貫通孔と、タブ部材固着ネジ孔２４６とにネジ２８９が挿通される。続いて、センス線端子２８８とバスバーとタブ部材とタブ部材固着ネジ孔２４６とを一体的にネジ２８９で螺着することで、これらの機械的固着及び電気的接続を行う。
センス線２８７のセンス線端子２８８が設けられていない方の端部は、第２コネクタ２３４の不図示の端子と電気接続が図られる。センス線端子２８８で検出されるタブの電位は、第２コネクタ２３４を介してバッテリー管理回路ユニット５００に送信される。バッテリー管理回路ユニット５００は、各タブからの電位データを取得して、これに基づいて放電停止などの制御を行うようにしている。
センス線端子２８８と第２コネクタ２３４との間のセンス線２８７の引き回しには、第１面配線収容室２１７が利用される。
次に、図６及び図７を参照して、単位電池収容体２００の第２面２２０における各種部品の取り付け工程について説明する。
まず、第３電池収容室２２５の区画と第４電池収容室２２６の区画との間に設けられているタブ部材載置部２４５に第４バスバー２７４を載置する。この第４バスバー２７４には、タブ部材載置部２４５に載置したときに、タブ部材固着ネジ孔２４６と対応する箇所に２つの貫通孔が設けられている。
また、第４電池収容室２２６の区画と、第１コネクタ２３２、第２コネクタ２３４が設けられている区画との間に設けられているタブ部材載置部２４５に第５バスバー２７５を載置する。この第５バスバー２７５には２つの貫通孔が設けられているが、一方の貫通孔はタブ部材載置部２４５におけるタブ部材固着ネジ孔２４６と対応する箇所に、もう一方の貫通孔はヒューズ固着ネジ孔２４９と対応する箇所に設けられている。
続いて、ヒューズ取り付け貫通孔２３８にはヒューズ２９０が載置される。一方のヒューズ２９０の端子孔と、第５バスバー２７５との貫通孔と、ヒューズ固着ネジ孔２４９とには、ネジ２８３が挿通され、ヒューズ２９０と第５バスバー２７５とタブ部材固着ネジ孔２４６とを一体的にネジ２８３で螺着することで、これらの機械的固着及び電気的接続を行う。
また、他方のヒューズ２９０の端子孔と、電源線２８１の電源線端子２８２と、ヒューズ固着ネジ孔２４９とには、ネジ２８３が挿通され、ヒューズ２９０と電源線端子２８２とヒューズ固着ネジ孔２４９とを一体的にネジ２８３で螺着することで、これらの機械的固着及び電気的接続を行う。
また、電源線２８１の電源線端子２８２が設けられていない方の端部は、第１コネクタ２３２の不図示の端子と電気接続が図られる。
続いて、図７に示すように、第３電池収容室２２５と第４電池収容室２２６のそれぞれに単位電池１００を載置する。このとき、単位電池収容体２００の単位電池位置合わせ突起部２４１を単位電池１００の位置合わせ貫通孔１１１に貫通させるようにすればよいので、簡単に単位電池１００を単位電池収容体２００に載置することができる。
なお、単位電池１００を各収容室に載置する上では、両面テープ１５０が利用され、収容室に貼り付けられる形で固定される。
次に、図７に示すように、センス線２８７のセンス線端子２８８の孔と、タブ部材の孔（負極引き出しタブ１３０の貫通孔１３５、又は継ぎ足しタブ部材１４０の貫通孔１４５）と、バスバーの貫通孔と、タブ部材固着ネジ孔２４６とにネジ２８９が挿通される。続いて、センス線端子２８８とバスバーとタブ部材とタブ部材固着ネジ孔２４６とを一体的にネジ２８９で螺着することで、これらの機械的固着及び電気的接続を行う。
センス線２８７のセンス線端子２８８が設けられていない方の端部は、第２コネクタ２３４の不図示の端子と電気接続が図られる。センス線端子２８８で検出されるタブの電位は、第２コネクタ２３４を介してバッテリー管理回路ユニット５００に送信される。バッテリー管理回路ユニット５００は、各タブからの電位データを取得して、これに基づいて放電停止などの制御を行うようにしている。
センス線端子２８８と第２コネクタ２３４との間のセンス線２８７の引き回しには、第２面配線収容室２２７が利用される。
以上のように、単位電池収容体２００に各種部品を取り付けることで、４つの単位電池１００を直列接続した電圧は、第１コネクタ２３２から取り出すことができる。また、それぞれの単位電池１００のタブ電位、及び、サーミスタによる検出温度は、第２コネクタ２３４から取り出すことができる。
次に、以上のように各種部品が取り付けられた単位電池収容体２００を遮蔽するカバー体について説明する。図８は本発明の実施形態に係る電池モジュールを構成する上で用いられる第１面カバー体３１０を説明する図であり、図９は第２面カバー体３２０を説明する図である。第１面カバー体３１０と第２面カバー体３２０とは鏡対称の関係にある以外は同様の構成を有しているので、以下、第１面カバー体３１０を例にとり説明する。
第１面カバー体３１０は、単位電池収容体２００の第１面２１０に収容される単位電池１００、電源線２８１、センス線２８７やサーミスタ２８６などを遮蔽するアルミニウム製のカバー用の部材である。
第１面カバー体３１０には、第１面カバー体３１０が第１面２１０に取り付けられたとき、第１電池収容室２１５に収容されている単位電池１００と、第２電池収容室２１６に収容されている単位電池１００とを押圧するための絞り加工（電池押圧絞り加工部３１１）が施されている。また、電池押圧絞り加工部３１１によって、単位電池１００を押圧する面は押圧面３１２として定義される。電池押圧絞り加工部３１１に基づく押圧面３１２は、第１面カバー体３１０装着時、単位電池１００の電極積層領域１０５を押圧することで、単位電池１００の経年使用による膨張などを押さえ込み、単位電池１００の寿命を伸ばす効果を有する。
なお、電池押圧絞り加工部３１１は図８の紙面から飛び出す方向で形成されているものである。破線は、第１面カバー体３１０の裏面側の様子を示したものである。
また、第１面カバー体３１０には、第１面カバー体３１０が第１面２１０に取り付けられたとき、カバー体固着ネジ孔２６０と対応する位置に、ネジ孔３１４と切り欠き部３１５とが形成されている。ネジ孔３１４の周囲には、ネジ孔絞り加工部３１３が設けられることで、ネジ孔３１４の周囲における第１面カバー体３１０と第１面２１０とが密着する形で、第１面カバー体３１０が固着される。なお、ネジ孔絞り加工部３１３は図８の紙面から飛び出す方向で形成されているものである。
また、第１面カバー体３１０の一辺には、単位電池収容体２００に設けられている２箇所のカバー体係止貫通孔２３９に係合する係止片３１６が設けられている。
次に、単位電池収容体２００に収容された単位電池１００や配線類を保護するために、以上のような第１面カバー体３１０に絶縁性を付与する工程について以下に説明する。まず、図１０に示すように、第１面カバー体３１０に対して２条の両面テープ３５０を貼着する。
続いて、２条の両面テープ３５０を利用して、図１１に示すカバー体絶縁シート３６０を、第１面カバー体３１０に貼り付ける。カバー体絶縁シート３６０には、第１面カバー体３１０の押圧面３１２に対応した押圧面対応型抜き部３６１と、第１面カバー体３１０のネジ孔３１４に対応したネジ孔対応型抜き部３６２と、第１面カバー体３１０の切り欠き部３１５に対応したネジ孔対応切り欠き部３６３と、が設けられている。
引き続き、第１面カバー体３１０の２つの押圧面３１２には、３条の両面テープ３７０が貼着される。この３条の両面テープ３７０が利用されることで、それぞれの押圧面３１２には、押圧面絶縁シート３８０が貼り付けられる。
続いて、図１３に示すように、絶縁シートが施された第１面カバー体３１０及び第２面カバー体３２０を、第１面カバー体３１０と第２面カバー体３２０とで単位電池収容体２００を挟み込むようにして取り付ける。第１面カバー体３１０と第２面カバー体３２０を単位電池収容体２００に取り付ける上では、それぞれの係止片３１６、３２６をカバー体係止貫通孔２３９に係合させる。
なお、第１面カバー体３１０と第２面カバー体３２０とで単位電池収容体２００を挟み込む際には、単位電池１００に設けられている両面テープ１５０が利用され、押圧面絶縁シート３８０と単位電池１００とが貼り合わされる。
また、第１面カバー体３１０側から７本のネジ３９０を利用して、第１面カバー体３１０と単位電池収容体２００のカバー体固着ネジ孔２６０とを螺着する。同様に、第２面カバー体３２０側からも７本のネジ３９０を利用して、第２面カバー体３２０と単位電池収容体２００のカバー体固着ネジ孔２６０とを螺着する。
図１４は、以上のような工程により製造される本発明の実施形態に係る電池モジュール４００を示す図である。図１４（Ａ）は電池モジュール４００の主面をみた図であり、図１４（Ｂ）は図１４（Ａ）のＸの方向から電池モジュール４００をみた図であり、図１４（Ｃ）は図１４（Ａ）のＹの方向から電池モジュール４００をみた図である。
電池モジュール４００の外観としては、電池の電源が取り出される第１コネクタ２３２と、電池のタブ電位や温度などのモニタデータが取り出される第２コネクタ２３４が露出した状態となる。
また、電池モジュール４００の一方の対向する端部には、それぞれ両端部にテーパー部を有する第１端側突状ガイド部材２５０及び第２端側突状ガイド部材２５５が配された構造となる。これらの突状ガイド部材は後述する蓄電装置のラックに電池モジュール４００が取り付けられる際に利用される。
また、図３１は本発明の実施形態に係る電池モジュール４００の断面図である。図３１において、図３１（Ｑ）は図３１（Ｐ）のＡ−Ａ断面を見た図であり、図３１（Ｒ）は図３１（Ｐ）のＢ−Ｂ断面を見た図である。
以上のような本発明に係る電池モジュール４００によれば、周縁隔壁部（２１１、２２１）により電池モジュール４００の剛性を高く保てるので、薄型化が容易で信頼性を保ちやすい電池モジュール４００が提供できる。
また、面内で隣接する単位電池１００それぞれの間に設けた区分け隔壁部（２１２、２２２）により一の電池の異常発熱などが他の電池に伝播し難く保てるので、高い難燃性が確保しやすい電池モジュールが提供できる。加えて、電池搭載面の両面に設けた区分け隔壁部（２１２、２２２、２１８、２２８）により電池モジュール４００の剛性を高く保てるので、薄型化が容易で信頼性を保ちやすい電池モジュール４００が提供できる。
また、単位電池１００をシート厚方向に押圧するカバー体（３１０、３２０）により電池要素１００の変形を効果的に抑制できるので、繰返し充放電性能などの電池特性を良好に保ち易い電池モジュール４００が提供できる。加えて、電池搭載面の両面に設けた周縁リブ部や区分け隔壁部により電池モジュールの剛性を高く保てるので、薄型化が容易で信頼性を保ちやすい電池モジュールが提供できる。
次に、単位電池収容体２００の収容室の全てを単位電池１００に取り付けずに利用する形態について図１５乃至図１７を参照して説明する。
これまで説明した電池モジュール４００においては、単位電池収容体２００における４つの収容室の全てに単位電池１００が収容され、これらが直列接続され、第１コネクタ２３２からは単位電池１００の４倍の電圧を取り出すようにしていた。
ところで、電池モジュール４００を直列接続した電圧を利用する充電装置においては、単位電池１００の４倍の倍数の電圧が常に利用される分けではない。そこで、電池モジュール４００の中に、例えば、単位電池１００を１つのみ搭載した、単位電池１００の１倍の電圧が取り出させるものを用意することで、種々の充電装置に対応することが可能となる。
以下、単位電池収容体２００の収容室の１つのみに単位電池１００を取り付けて、単位電池１００と同電圧を取り出す電池モジュール４００について図１５乃至図１７を参照して説明する。以下において、単位電池収容体２００や単位電池１００などは、これまで説明したものと同様のものが用いられるので説明を省略する。
図１５及び図１６は上記のような単位電池１００と同電圧を取り出す電池モジュール４００の各種部品の取り付け工程を説明する図である。このような電池モジュール４００では、第２面２２０の第４電池収容室２２６に単位電池１００を収容して、電池モジュール４００を構成する。
まず、第４電池収容室２２６の区画と、第１コネクタ２３２、第２コネクタ２３４が設けられている区画との間に設けられているタブ部材載置部２４５に第５バスバー２７５を載置する。この第５バスバー２７５には２つの貫通孔が設けられているが、一方の貫通孔はタブ部材載置部２４５におけるタブ部材固着ネジ孔２４６と対応する箇所に、もう一方の貫通孔はヒューズ固着ネジ孔２４９と対応する箇所に設けられている。
続いて、ヒューズ取り付け貫通孔２３８にはヒューズ２９０が載置される。一方のヒューズ２９０の端子孔と、第５バスバー２７５との貫通孔と、ヒューズ固着ネジ孔２４９とには、ネジ２８３が挿通され、ヒューズ２９０と第５バスバー２７５とタブ部材固着ネジ孔２４６とを一体的にネジ２８３で螺着することで、これらの機械的固着及び電気的接続を行う。
また、他方のヒューズ２９０の端子孔と、電源線２８１の電源線端子２８２と、ヒューズ固着ネジ孔２４９とには、ネジ２８３が挿通され、ヒューズ２９０と電源線端子２８２とヒューズ固着ネジ孔２４９とを一体的にネジ２８３で螺着することで、これらの機械的固着及び電気的接続を行う。
また、電源線２８１の電源線端子２８２が設けられていない方の端部は、第１コネクタ２３２の不図示の端子と電気接続が図られる。
続いて、第３電池収容室２２５の区画と第４電池収容室２２６の区画との間に設けられているタブ部材載置部２４５に第４バスバー２７４を載置する。この第４バスバー２７４には、タブ部材載置部２４５に載置したときに、タブ部材固着ネジ孔２４６と対応する箇所に２つの貫通孔が設けられている。
また、図１５に示すように、電源線２８１の電源線端子２８２の孔と、第４バスバー２７４の貫通孔と、タブ部材固着ネジ孔２４６にはネジ２８３が挿通される。続いて、電源線端子２８２と第４バスバー２７４とタブ部材固着ネジ孔２４６とを一体的にネジ２８３で螺着することで、これらの機械的固着及び電気的接続を行う。電源線２８１の電源線端子２８２が設けられていない方の端部は、第１コネクタ２３２の不図示の端子と電気接続が図られる。電源線２８１の引き回しには、第２面配線収容室２２７が利用される。
続いて、図１６に示すように、第４電池収容室２２６のみに単位電池１００を載置する。このとき、単位電池収容体２００の単位電池位置合わせ突起部２４１を単位電池１００の位置合わせ貫通孔１１１に貫通させるようにすればよいので、簡単に単位電池１００を単位電池収容体２００に載置することができる。
なお、単位電池１００を各収容室に載置する上では、両面テープ１５０が利用され、収容室に貼り付けられる形で固定される。
次に、図１６に示すように、センス線２８７のセンス線端子２８８の孔と、タブ部材の孔（負極引き出しタブ１３０の貫通孔１３５）と、第４バスバー２７４の貫通孔と、タブ部材固着ネジ孔２４６とにネジ２８９が挿通される。続いて、センス線端子２８８と第４バスバー２７４とタブ部材とタブ部材固着ネジ孔２４６とを一体的にネジ２８９で螺着することで、これらの機械的固着及び電気的接続を行う。
センス線２８７のセンス線端子２８８が設けられていない方の端部は、第２コネクタ２３４の不図示の端子と電気接続が図られる。センス線端子２８８で検出されるタブの電位は、第２コネクタ２３４を介してバッテリー管理回路ユニット５００に送信される。バッテリー管理回路ユニット５００は、各タブからの電位データを取得して、これに基づいて放電停止などの制御を行うようにしている。
センス線端子２８８と第２コネクタ２３４との間のセンス線２８７の引き回しには、第２面配線収容室２２７が利用される。
このように、単位電池収容体２００に各種部品を取り付けることで、１つの単位電池１００と同じ電圧を、第１コネクタ２３２から取り出すことができる。また、搭載される１つの単位電池１００のタブ電位、及び、サーミスタによる検出温度は、第２コネクタ２３４から取り出すことができる。
以上のような単位電池収容体２００にカバー体を設けるときにおいては、第１面２１０は単位電池１００が配されていないブランクの構成となるので、第１面２１０側に設ける第１面カバー体３１０としてはカバー体絶縁シート３６０を省略することができる。
一方、第１面２１０においては、第４電池収容室２２６のみに単位電池１００が搭載された構成であり、第３電池収容室２２５はブランクとなるので、カバー体絶縁シート３６０と押圧面絶縁シート３８０を１つのみ貼着した、図１７に示すような第２面カバー体３２０を利用することできる。
以上のような単位電池収容体２００と、カバー体とを用いて、図１３にしたのと同様の方法で、単位電池収容体２００を遮蔽することで、単位電池１００と同電圧を取り出す電池モジュール４００を構成することができる。
続いて、以上のような本発明に係る電池モジュール４００の管理を行うバッテリー管理回路ユニット５００の構成の概略について説明する。図１８、図１９、図２０はバッテリー管理回路ユニット５００の製造工程を説明する図である。また、図２１はバッテリー管理回路ユニット５００を示す図である。
図１８において、バッテリー管理回路ユニット５００を構成する各基板やコネクタ類が取り付けられるシャーシ５１０は、底面部５１１と、この底面部５１１から垂直に延在する側壁部５１２とからなっている。底面部５１１には、複数のネジ孔部５１３が底面部５１１から垂直に立設するようにして設けられている。
また、シャーシ５１０の対向する２つの側壁部５１２には、側壁部５１２の長手方向にわたり複数の通風孔５１５が設けられている。対向する２つの側壁部５１２間は、通風孔５１５により、気流が流れやすいようになっている。
また、シャーシ５１０の側壁部５１２には、電池モジュール４００との電気接続を行うためのコネクタ５１６が取り付けられている。また、底面部５１１には基板から発せられる熱を放熱するための放熱シート５１７が取り付けられる。
図１９は第１回路基板５２０の製造工程を示している。第１回路基板５２０には、ＦＥＴなどの使用時に発熱する半導体部品５２１が搭載されているが、これら半導体部品５２１には、底面部５２４とこれから垂直方向に延在するフィン５２５とからなるヒートシンク５２３が、図示するようにボルト５２７、ナット５２８で取り付けられる。
なお、本実施形態においては、半導体部品５２１にヒートシンク５２３を取り付ける際には、ボルト５２７、ナット５２８からなる固着手段を用いているが、ヒートシンク５２３を半導体部品５２１に取り付ける際には、接着剤を用いて両者を貼着するようにしても良い。さらに、ヒートシンク５２３を半導体部品５２１に取り付ける際に、ボルト５２７、ナット５２８と接着剤とを併用するようにしても良い。
図２０は第１回路基板５２０と第２回路基板５４０とをシャーシ５１０に対して、ネジ孔部５１３を利用してネジ５４５で固定する工程を示しており、図２１は完成したバッテリー管理回路ユニット５００を示している。
図２１に示すように、通風孔５１５が設けられた対向する２つの側壁部５１２に垂直な方向と、ヒートシンク５２３のフィン５２５の長手方向とは平行の関係となっている。このため、通風孔５１５から出入りする気流により、ヒートシンク５２３のフィン５２５が効率的に冷却され、半導体部品５２１の効率を向上させることが可能となっている。
以上のように構成される電池モジュール４００及びバッテリー管理回路ユニット５００を用いることで蓄電装置６００を構成することが可能となる。図２２は本発明の実施形態に係る電池モジュール４００が用いられた蓄電装置６００の概要を示す図である。
蓄電装置６００の筐体５９０の中には、複数の電池モジュール４００を収容するモジュール収容ラック５５０と、このモジュール収容ラック５５０に一体的に取り付けられたバッテリー管理回路ユニット５００とが収容される。さらに、筐体５９０における、これらの上下の空間には、パワーコンディショナーやバッテリー管理回路ユニット５００冷却のための送風ユニットなども設けられるが、図２２ではこれらを図示していない。
モジュール収容ラック５５０の上下には、１３対の凹状ガイド部材５６０が設けられている。上下１対の凹状ガイド部材５６０に対して、１つの電池モジュール４００がその上下に設けられている第１端側突状ガイド部材２５０（下側）、第２端側突状ガイド部材２５５（上側）で填り合い、挿抜可能となる。
なお、第１端側突状ガイド部材２５０の幅と、第２端側突状ガイド部材２５５の幅とは、互いに異なるものとし、これに対応するようにモジュール収容ラック５５０側の凹状ガイド部材５６０の凹部の幅を上下で異ならせるように構成すると、電池モジュール４００の天地を間違えると、モジュール収容ラック５５０に電池モジュール４００を挿入できなくなるので、誤使用の防止に役立てることができる。
モジュール収容ラック５５０に収容されている１３個の電池モジュール４００は、隣り合う電池モジュール４００の第１コネクタ２３２同士が不図示のワイヤーハーネスで直列接続されることで、バッテリー管理回路ユニット５００に入力される。
図２２に示す実施形態においては、４つの単位電池１００の直列接続が収納された電池モジュール４００が１２個、及び、１つの単位電池１００が収納された電池モジュール４００が１個、の計１３個の電池モジュール４００がモジュール収容ラック５５０に取り付けられており、全ての電池モジュール４００の合計で単位電池１００の４９倍の電圧を取り出せるようになっている。
一方、１３個の電池モジュール４００の第２コネクタ２３４は、それぞれ独立した配線で、バッテリー管理回路ユニット５００に接続される。バッテリー管理回路ユニット５００はこれにより、各単位電池１００の電位データと、各電池モジュール４００内の温度データを取得して、これに基づいて放電停止などの制御を行うようにしている。
次に、本発明の他の実施形態について説明する。他の実施形態においては、電池モジュール４００の１つの電池収容室に収容する電池の構成が先の実施形態と異なるものであるので、以下この点について説明する。
先の実施形態においては、電池モジュール４００の１つの電池収容室には単位電池１００が１つ収納される構成となっていたが、本実施形態においては、複数の単位電池１００が互いに並列接続された組電池が、電池モジュール４００の１つの電池収容室に収容されるようになっている。
これをより具体的に説明する。図２３は本発明の他の実施形態に係る電池モジュール４００を構成するための、単位電池１００の並列接続からなる組電池を説明する図である。図２３の例では、２つの単位電池１００を並列接続して１つの組電池を構成する場合を示しているが、３つ以上の単位電池１００を並列接続して１つの組電池を構成するようにしても良い。
図２３に示す実施形態では、一方の単位電池１００の正極引き出しタブ１２０及び負極引き出しタブ１３０を折り曲げて、他方の単位電池１００の折り曲げていない正極引き出しタブ１２０及び負極引き出しタブ１３０に接続するようにしている。ここで、２つの単位電池１００の、互いに同じ極性同士の引き出しタブが、例えば図２４に示すように溶着で接合される。これにより、図２４に示すような、単位電池１００の並列接続からなる組電池を得る。
本実施形態においては、上記のような組電池を、単位電池収容体２００における第１電池収容室２１５、第２電池収容室２１６、第３電池収容室２２５、第４電池収容室２２６に収容して、先の実施形態と同様の要領で直列接続を行う。
このような実施形態によれば、１つの電池収容室に１つの単位電池１００を収容するものに比べて、より容量の大きい電池モジュール４００を構成することが可能となる。
以上、本発明に係る電池モジュールによれば、周縁隔壁部により電池モジュールの剛性を高く保てるので、薄型化が容易で信頼性を保ちやすい電池モジュールが提供できる。
また、面内で隣接する単位電池それぞれの間に設けた区分け隔壁部により一の電池の異常発熱などが他の電池に伝播し難く保てるので、高い難燃性が確保しやすい電池モジュールが提供できる。加えて、電池搭載面の両面に設けた区分け隔壁部により電池モジュールの剛性を高く保てるので、薄型化が容易で信頼性を保ちやすい電池モジュールが提供できる。
また、単位電池をシート厚方向に押圧するカバー体により電池要素の変形を効果的に抑制できるので、繰返し充放電性能などの電池特性を良好に保ち易い電池モジュールが提供できる。加えて、電池搭載面の両面に設けた周縁リブ部や区分け隔壁部により電池モジュールの剛性を高く保てるので、薄型化が容易で信頼性を保ちやすい電池モジュールが提供できる。
以下、本発明の第２の実施の形態を図面を参照しつつ説明する。
上述した本発明の第１の実施の形態に係る電池モジュール４００は、単位電池１００の一方の端部から正極引き出しタブ１２０と負極引き出しタブ１３０が引出されている、いわゆる片タブの単位電池を収容する。また、電池モジュール４００の片面に２枚、両面で４枚の単位電池１００を収容する。また、電池モジュール４００のモジュール収容ラック５５０への挿抜は、電池モジュール４００の上下に各１本設けた突状ガイド部材（２５０、２５５）をモジュール収容ラック５５０の凹状ガイド部材５６０に嵌め合わせることで実現している。
しかし、本発明の電池モジュールは、こういった構成に限られるものでない。
図２５は本発明の第２の実施形態にかかる電池モジュール７００の主要構成部分を示す斜視図と平面図である。
図２５（Ａ）と図２５（Ｃ）は、本電池モジュール７００を第１面側から見た図であり、図２５（Ｂ）と図２５（Ｄ）は、本電池モジュール７００を第２面側から見た図である。
本発明の第２の実施の形態に係る電池モジュール７００は、単位電池７０１の一方の端部から正極引き出しタブ７０２が引き出され、他方の端部から負極引き出しタブ７０３が引き出されている、いわゆる両タブの単位電池７０１を収容している。
また、電池モジュール７００は、片面に４枚まで、両面に８枚までの単位電池７０１を収容できる。ただし、本実施例の電池モジュール７００は、７枚の単位電池７０１を搭載する場合の構成を例示している。
また、電池モジュール７０１は、上下各２本の凸状ガイド部材７０４を備えており、この２本の凸状ガイド部材７０４を、モジュール収容ラック５５０の凹状ガイド部材５６０の互いに隣り合う２本の凹状部に嵌め合わせることで、モジュール収容ラック５５０と挿抜することができる。
一般に、電池モジュールは、収容する単位電池の厚さが変わると、それに合せて電池モジュール自体の厚さも変える場合が多い。しかし、上述したように、嵌め合わせに用いるガイド部材の本数を調整することで、互いに厚さの異なる電池モジュールであっても同じモジュール収容ラックに収容することができる。
なお、第１の実施形態で詳述したとおり、本実施例の凸状ガイド部材７０４の幅も、電池モジュール７０１の上下で互いに異なるものとすることにより、モジュール収容ラック５５０への誤った方向での挿抜を防止することができる。
第２の実施形態の電池モジュール７００で単位電池７０１を直列接続する場合、図２５に示すとおり、面内で隣り合う単位電池７０１の正極タブ７０２と負極タブ７０３の収容方向が互いに逆になる方向に単位電池７０１を収容し、面内で隣合う単位電池７０１は、バスバー７０６で正極引き出しタブ７０２と負極引き出しタブ７０３を交互に接続し、第１面と第２面との接続には第１の実施形態で用いた第３バスバー２７３と同様の、第１面と第２面とに跨る、バスバー７０７で接続することで、単位電池間の配線経路長を短縮できる。
第２の実施形態の電池モジュール７００は、第１の実施形態の電池モジュール４００と同様に、第１面周縁隔壁部７０８、第２面周縁隔壁部７０９、第１面区分け隔壁部７１０、第２面区分け隔壁部７１１を有する。従って、第１の実施形態の電池モジュール４００と同様に、電池モジュールの剛性を高く保てるので、薄型化が容易で信頼性を保ちやすい電池モジュールが提供できる。
また、電池モジュール７０１の電池収容室を遮蔽する不図示のカバー体も、第１の実施形態の第１カバー体３１０や第２カバー体３２０と同様に、不図示の電池押圧絞り加工部で単位電池７０１の電極積層領域７０５を押圧するように構成することができる。従って、第１の実施形態の電池モジュール４００と同様に、電池要素の変形を効果的に抑制できるので、繰返し充放電性能などの電池特性を良好に保ち易い電池モジュールが提供できる。
産業上の利用性
本発明は、近年、クリーンエネルギーの蓄電装置等の分野において、用途が急速に拡大しているリチウムイオン電池等の電池モジュールに係るものである。リチウムイオン二次電池は、他の電池に比べて高いエネルギー密度を有するので、安全性確保のために、特に高い難燃性が求められている。電池の難燃性は、電極材料を難燃性に優れたものにすることで高めることもできるが、単位電池を内蔵する電池モジュールの構造上の工夫によっても高い難燃性の確保ができる。本発明に係る電池モジュールによれば、組電池それぞれの周縁部外に設けた区分け隔壁部により一方の電池の異常発熱などが他方の電池に伝播し難く保てるので、容量の大きく、高い難燃性が確保しやすい電池モジュールが提供でき、産業上の利用性が非常に大きい。
１００・・・単位電池、１０５・・・電極積層領域、１１０・・・電池本体部、１１１・・・位置合わせ貫通孔、１１５・・・絶縁テープ、１２０・・・正極引き出しタブ、１３０・・・負極引き出しタブ、１３５・・・貫通孔、１４０・・・継ぎ足しタブ部材、１４３・・・溶着部、１４５・・・貫通孔、１５０・・・両面テープ、２００・・・単位電池収容体、２１０・・・第１面、２１１・・・第１面周縁隔壁部、２１２・・・第１面区画分け隔壁部、２１４・・・線引き回し切り欠き部、２１５・・・第１電池収容室、２１６・・・第２電池収容室、２１７・・・第１面配線収容室、２１８・・・第１面区分け隔壁部、２２０・・・第２面、２２１・・・第２面周縁隔壁部、２２２・・・第２面区画分け隔壁部、２２４・・・線引き回し切り欠き部、２２５・・・第３電池収容室、２２６・・・第４電池収容室、２２７・・・第２面配線収容室、２２８・・・第２面区分け隔壁部、２３１・・・第１貫通孔、２３２・・・第１コネクタ、２３３・・・第２貫通孔、２３４・・・第２コネクタ、２３５・・・取手貫通孔、２３６・・・取手部、２３７・・・バスバー引き回し貫通孔、２３８・・・ヒューズ取り付け貫通孔、２３９・・・カバー体係止貫通孔、２４０・・・単位電池載置部、２４１・・・単位電池位置合わせ突起部、２４５・・・タブ部材載置部、２４６・・・タブ部材固着ネジ孔、２４９・・・ヒューズ固着ネジ孔、２５０・・・第１端側突状ガイド部材、２５１・・・テーパー部、２５２・・・テーパー部、２５５・・・第２端側突状ガイド部材、２５６・・・テーパー部、２５７・・・テーパー部、２６０・・・カバー体固着ネジ孔、２７１・・・第１バスバー、２７２・・・第２バスバー、２７３・・・第３バスバー、２７４・・・第４バスバー、２７５・・・第５バスバー、２８１・・・電源線、２８２・・・電源線端子、２８３・・・ネジ、２８５・・・サーミスタ接続線、２８６・・・サーミスタ、２８７・・・センス線、２８８・・・センス線端子、２８９・・・ネジ、２９０・・・ヒューズ、３１０・・・第１面カバー体、３１１・・・電池押圧絞り加工部、３１２・・・押圧面、３１３・・・ネジ孔絞り加工部、３１４・・・ネジ孔、３１５・・・切り欠き部、３１６・・・係止片、３２０・・・第２面カバー体、３２１・・・電池押圧絞り加工部、３２２・・・押圧面、３２３・・・ネジ孔絞り加工部、３２４・・・ネジ孔、３２５・・・切り欠き部、３２６・・・係止片、３５０・・・両面テープ、３６０・・・カバー体絶縁シート、３６１・・・押圧面対応型抜き部、３６２・・・ネジ孔対応型抜き部、３６３・・・ネジ孔対応切り欠き部、３７０・・・両面テープ、３８０・・・押圧面絶縁シート、３９０・・・ネジ、４００・・・電池モジュール、５００・・・バッテリー管理回路ユニット、５１０・・・シャーシ、５１１・・・底面部、５１２・・・側壁部、５１３・・・ネジ孔部、５１５・・・通風孔、５１６・・・コネクタ、５１７・・・放熱シート、５２０・・・第１回路基板、５２１・・・半導体部品、５２３・・・ヒートシンク、５２４・・・底面部、５２５・・・フィン、５２７・・・ボルト、５２８・・・ナット、５４０・・・第２回路基板、５４５・・・ネジ、５５０・・・モジュール収容ラック、５６０・・・凹状ガイド部材、５９０・・・筐体、６００・・・蓄電装置、７００・・・電池モジュール、７０１・・・単位電池、７０２・・・正極引き出しタブ、７０３・・・負極引き出しタブ、７０４・・・凸状ガイド部材、７０５・・・電極積層領域、７０６・・・バスバー、７０７・・・バスバー、７０８・・・第１面周縁隔壁部、７０９・・・第２面周縁隔壁部、７１０・・・第１面区分け隔壁部、７１１・・・第２面区分け隔壁部

Claims (7)

  1. 複数のシート状の単位電池が積層された組電池と、
    ２つの主面である表面および裏面を有する平板状の基体と、
    前記表面および前記裏面の周縁部に基体から立設して設けられ、表面および裏面の各々に形成された周縁隔壁部と、
    前記表面および前記裏面とは異なる側面であって、対向する２つの側面に表面あるいは裏面の平面方向に沿って設けられる突状ガイド部材と、を有し、
    前記基体と前記周縁隔壁部で形成された領域には、前記組電池が少なくともひとつ収容され、
    前記突状ガイド部材とモジュール収容ラックの凹状ガイド部材とが填り合うことでモジュール収容ラックに対して電池モジュールが挿抜される電池モジュール。
  2. 前記突状ガイド部材は、前記周縁隔壁部から突出あるいは基体から延在するように設けられ、前記突出する突出量あるいは延在する延長量が変化するテーパー部を有する請求項１に記載の電池モジュール。
  3. 前記２つの側面に設けられる突状ガイド部材において、表面あるいは裏面に垂直方向の幅が互いに異なる請求項１又は請求項２に記載の電池モジュール。
  4. 前記組電池が、積層された前記複数のシート状の単位電池を並列接続してなる請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の電池モジュール。
  5. 前記組電池が、前記表面および前記裏面に設けられた前記領域内の各々に収容される請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の電池モジュール。
  6. 前記複数の組電池を直列に接続するバスバーを有する請求項５に記載の電池モジュール。
  7. 前記基体の表面側に設けられた少なくともひとつの組電池と、前記基体の裏面に設けられた少なくともひとつの組電池と、を接続するバスバーを有する請求項６に記載の電池モジュール。
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