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JP6647738B2 - 電池パック - Google Patents

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Description

本発明は、複数の電池セルと、この電池セルに組み付けられる絶縁カバーとを備える電池パックに関する。
従来、上述した電池パックの技術としては、例えば、特許文献１に開示された技術が知られている。特許文献１の図３に図示する電池パック４０は、高電圧検出モジュール装置１０と、電池パック本体２０とを備えている。
特許文献１の図１に図示するように、高電圧検出モジュール装置１０は、絶縁枠体１１と、絶縁枠体１１の上面の所定位置にセットされたバスバ１２と、バスバ１２に接続されたフラットケーブル１３と、フラットケーブル１３に接続された凸型監視用コネクタ１４とを備えている。
特許文献１の図２及び図３に図示するように、電池パック本体２０は、＋端子２３ａと−端子２３ｂとが交互に配置されるように配列された複数の電池セル２３と、凸型監視用コネクタ１４が差し込まれる凹型監視用コネクタ２４と、凹型監視用コネクタ２４が接続された監視ユニット２５とを備えている。
特許文献１の図３に図示するように、高電圧検出モジュール装置１０を、電池パック本体２０に組み付けると、高電圧検出モジュール装置１０の凸型監視用コネクタ１４が、監視ユニット２５の凹型監視用コネクタ２４に差し込まれ、さらに、各電池セル２３の＋端子２３ａと−端子２３ｂとがバスバ１２にて電気的に接続される。
特開２０１０−１１４０２５号公報
ところで、従来技術のような電池パックは、配列された複数の電池セルの上面に、バスバーモジュール（特許文献１における高電圧検出モジュール装置１０に相当）が搭載され、このバスバーモジュールの上から絶縁カバーが搭載されるような構成を備えている。
上記のような構成を備える電池パックは、絶縁機能やカバー機能等が重複している部分が存在している。このことから、電池パックが大型化してしまうとともに、製造コストの低減が図れていないというような問題点があった。
本発明は、上記した事情に鑑みてなされたもので、小型化を図ることができるとともに、製造コストの低減を図ることができる電池パックを提供することを課題とする。
上記課題を解決するためになされた請求項１記載の本発明の電池パックは、正極端子及び負極端子が一の端面に突設され前記正極端子と前記負極端子とが交互に配置されるように配列される複数の電池セルと、
隣り合う該電池セルの前記正極端子と前記負極端子とを電気的に接続するバスバーと、
前記電池セルに組み付け可能に形成され且つ前記バスバーにて接続された前記正極端子及び前記負極端子を覆う絶縁カバーと、
前記電池セルの状態を監視する監視回路が搭載された監視基板と、
該監視基板と電気的に接続され且つ前記各バスバーと電気的に接続され前記電池セルの状態を検出する複数の検出端子と、
を備え、
前記絶縁カバーは、
この内面に前記監視基板と前記検出端子とが一体的に配設され、
前記検出端子は、
前記電池セルに前記絶縁カバーを組み付けた際に前記バスバーと電気的に接続されるように配設され、
さらに、前記絶縁カバーは、
この前記内面に所定の間隔をあけて前記電池セルの配列方向に沿って配列される複数の絶縁壁が突設され、
該絶縁壁は、
前記電池セルに前記絶縁カバーを組み付けた際に前記絶縁壁間に前記バスバーと該バスバーにて接続された前記正極端子及び前記負極端子とを挟むことができるように配設されることを特徴とする。
このような特徴を有する本発明によれば、絶縁カバーの内面に監視基板と検出端子とが一体的に配設されることから、この絶縁カバーを複数の電池セルに組み付けることにより、監視基板の絶縁と電池セルの絶縁を一緒に行うことができるようになる。
また、本発明によれば、隣り合う電池セルの正極端子と負極端子とが、あらかじめバスバーにて電気的に接続されており、また、検出端子が、電池セルに絶縁カバーを組み付けた際にバスバーと電気的に接続されるように配設されていることから、絶縁カバーによる電池セルの絶縁と同時に、バスバーと監視基板との電気的な接続を行うことができるようになる。
請求項２記載の本発明の電池パックは、請求項１に記載の電池パックにおいて、前記監視基板は、導電性を有する金属材料又は絶縁性を有する樹脂材料にて成形されるカバーにて覆われることを特徴とする。
このような特徴を有する本発明によれば、導電性を有する金属材料にて成形されるカバーにて監視基板を覆うことによって監視基板がシールドされる。また、本発明によれば、絶縁性を有する樹脂材料にて成形されるカバーにて監視基板を覆うことによって監視基板が絶縁される。
請求項３記載の本発明の電池パックは、請求項１又は２に記載の電池パックにおいて、前記検出端子は、前記電池セルに前記絶縁カバーを組み付けた際に前記バスバーと面接触することができるように形成されることを特徴とする。
このような特徴を有する本発明によれば、電池セルに絶縁カバーを組み付けた際に、検出端子がバスバーに面接触する。
本発明によれば、監視基板の絶縁と電池セルの絶縁を一緒に行うことができるようになることから、監視基板の絶縁機能と電池セルの絶縁機能の統合により、電池パックの小型化を図ることができるとともに、電池パックの製造コストの低減を図ることができるという効果を奏する。
本発明の電池パックの一実施形態を示すを示す図であって、（ａ）は電池パックの斜視図、（ｂ）は電池パックの絶縁カバーを取り外した状態の斜視図（電池スタックの斜視図）である。 絶縁カバーを示す図であって、（ａ）は絶縁カバーを下側から視たときの斜視図、（ｂ）は（ａ）における矢印Ａの指示する部分の拡大斜視図である。 電池パックを示す図であって、（ａ）は電池パックの断面図、（ｂ）は（ｂ）は（ａ）における矢印Ｂの指示する部分の拡大断面図である。 検出端子の変形例１を示す斜視図である。 検出端子の変形例を示す図であって、（ａ）は検出端子の変形例２を示す斜視図、（ｂ）は検出端子の変形例３を示す斜視図である。
以下、図１−図３を参照しながら、本発明に係る電池パックの実施例について説明する。
図１は本発明の電池パックの一実施形態を示すを示す図であって、（ａ）は電池パックの斜視図、（ｂ）は電池パックの絶縁カバーを取り外した状態の斜視図（電池スタックの斜視図）、図２は絶縁カバーを示す図であって、（ａ）は絶縁カバーを下側から視たときの斜視図、（ｂ）は（ａ）における矢印Ａの指示する部分の拡大斜視図、図３は電池パックを示す図であって、（ａ）は電池パックの断面図、（ｂ）は（ｂ）は（ａ）における矢印Ｂの指示する部分の拡大断面図である。
なお、図中の矢印は、上下、左右、前後の各方向を示している（矢印の各方向は一例であるものとする）。
図１において、引用符号１は、本発明に係る電池パックの一実施形態を示している。電池パック１は、例えば、ハイブリッド車両や電気自動車に搭載される電池パックであり、電池スタック２と、この電池スタック２に組み付けられる絶縁カバー３とを備えている。以下、電池パック１の各構成について説明する。
まず、電池スタック２について説明する。
図１に図示する電池スタック２は、複数の電池セル４と、図示しない複数の樹脂枠と、複数のバスバー５とを備えている。図１（ｂ）において、電池スタック２は、簡略化して図示しているため、樹脂枠は図示していないが、電池セル４と樹脂枠とを交互に配置するようにして配列して構成されている。
電池セル４は、充放電可能な二次電池、例えば、ニッケル水素電池やリチウムイオン電池等である。電池セル４は、この上面６（一の端面）に正極端子７及び負極端子８が突設されている。
樹脂枠は、特に図示しないが、絶縁性を有する樹脂材料にて成形され、電池セル４間に介在する本体部と、本体部の上端に突設される係止手段とを備えている。係止手段は、後述する絶縁カバー３を電池スタック２に組み付けたときに、絶縁カバー３を係止するために形成された係止部である。
図１（ｂ）に図示するバスバー５は、導電性を有する金属材料にて成形され、略帯板状に形成されている。バスバー５は、隣り合う電池セル４の正極端子７と負極端子８とを電気的に接続することができるように形成されている。本実施例においては、バスバー５は、正極端子７及び負極端子８と溶接にて接続されている（一例であり、他の接続方法を採用してもよいものとする）。
つぎに、絶縁カバー３について説明する。
図１に図示するように、絶縁カバー３は、電池スタック２に組み付けることができるように形成されている。絶縁カバー３は、電池スタック２に組み付けられるとバスバー５にて接続された正極端子７及び負極端子８を覆うことができるように形成されている。
図２に図示するように、絶縁カバー３は、絶縁カバー本体９と、監視基板１０と、監視基板カバー１１と、検出端子１２とを備えている。
図１及び図２に図示する絶縁カバー本体９は、絶縁性を有する樹脂材料にて成形され、電池スタック２の上面を覆うことができるような蓋状に形成されている。図２及び図３に図示するように、絶縁カバー本体９は、この内面１３に、監視基板固定部１４と、カバー固定部１５と、絶縁壁１６と、検出端子取付部１７とを備えている。
図３に図示するように、監視基板固定部１４は、絶縁カバー本体９の内面１３の中央部に配置され、後述する監視基板１０をボルト１８にて固定することができる部分として形成されている。
図３に図示するように、カバー固定部１５は、絶縁カバー本体９の内面１３の中央部に配置され、後述する監視基板カバー１１をボルト１９にて固定することができる部分として形成されている。
図２及び図３に図示するように、絶縁壁１６は、絶縁カバー本体９の内面１３の左右両側に配置され、所定の間隔をあけて前後方向に配列されている。絶縁壁１６間の間隔は、絶縁壁１６間に、バスバー５と、バスバー５にて接続された正極端子７及び負極端子８とを挟むことができるように形成されている。バスバー５にて接続された正極端子７及び負極端子８は、絶縁壁１６間に挟まれることにより絶縁が施される。
図２及び図３に図示するように、検出端子取付部１７は、絶縁壁１６間に配置され、前後方向に配列されている。図２及び図３に図示するように、検出端子取付部１７は、後述する検出端子１２を取り付けることができる部分として形成されている。検出端子取付部１７は、絶縁カバー３を電池スタック２に組み付けたときに、この検出端子取付部１７に取り付けられた検出端子１２がバスバー５と電気的に接続することができる位置に配置形成されている。具体的には、検出端子取付部１７は、絶縁カバー３を電池スタック２に組み付けたときに、検出端子１２がバスバー５の直上に配置されるように形成されている。
図２及び図３に図示するように、監視基板１０は、各電池セル４の状態（電圧、温度等）を監視する監視回路が搭載されている。図２及び図３に図示するように、監視基板１０は、監視基板固定部１４に固定されている。これにより、図２及び図３に図示するように、監視基板１０は、絶縁カバー本体９の内面１３に一体的に配設されている。
図２及び図３に図示する監視基板カバー１１は、特許請求の範囲における「カバー」に相当するものである。監視基板カバー１１は、本実施例においては、絶縁性を有する樹脂材料にて成形され、図２及び図３に図示するように、監視基板１０を絶縁のため覆うことができるように形成されたカバーである。
なお、監視基板カバー１１は、導電性を有する金属材料にて成形されていてもよいものとする。監視基板カバー１１は、導電性を有する金属材料にて成形されることにより、監視基板１０を電磁的に遮蔽することができる。
図２及び図３に図示する検出端子１２は、導電性を有する金属板をプレス加工することにより形成されている。検出端子１２は、本実施例においては、略帯板状に形成されている。図２及び図３に図示するように、検出端子１２は、検出端子取付部１７に取り付けることができるように形成されている。これにより、図２及び図３に図示するように、検出端子１２は、絶縁カバー本体９の内面１３に一体的に配設されている。図３に図示するように、検出端子１２は、絶縁カバー３を電池スタック２に組み付けたときに、バスバー５と電気的に接続することができる位置に配置されている。具体的には、図３に図示するように、検出端子１２は、絶縁カバー３を電池スタック２に組み付けたときに、バスバー５の直上に位置するように配置されている。
図２及び図３に図示するように、検出端子１２は、電気接触部２０と、中間部２１と、導体接続部２２とを有している。図３に図示するように、検出端子１２は、中間部２１にて屈曲されて断面が略Ｌ字形に形成されている。
図３に図示するように、電気接触部２０は、バスバー５に対し電気的に接続される部分であり、平板状に形成されている。図２及び図３に図示するように、電気接触部２０は、検出端子取付部１７の下端から露出するように配置されている。図３に図示するように、電気接触部２０は、絶縁カバー３を電池スタック２に組み付けたときに、バスバー５と電気的に接続することができる。本実施例においては、図３に図示するように、電気接触部２０は、絶縁カバー３を電池スタック２に組み付けたときに、バスバー５と面接触することができるように形成されている（一例であり、他の接続方法を採用してもよいものとする）。
図２及び図３に図示するように、中間部２１は、検出端子１２の中間において電気接触部２０と導体接続部２２とを連結するように形成されている。中間部２１は、図３に図示するように、端子３が断面が略Ｌ字形となるように屈曲される部分である。
図２及び図３に図示するように、導体接続部２２は、板状に形成されている。導体接続部２２には、監視基板１０から導出された電線２３の端末の導体２４が電気的に接続されている。本実施例においては、導体２４が溶接にて接続されている（一例であり、他の接続方法を採用してもよいものとする）。
つぎに、上記構成及び構造に基づきながら、電池パック１の組み立て工程（作業）について説明する。
第一工程では、図１（ｂ）に図示する電池スタック２を組み立てる作業を行う。電池スタック２は、電池セル４と図示しない樹脂枠とを交互に配置するようにして配列して組み立てる。しかる後、隣り合う電池セル４の正極端子７と負極端子８とを、バスバー５にて電気的に接続する。ここでは、バスバー５を、正極端子７及び負極端子８と溶接にて接続する。以上により、図１（ｂ）に図示する電池スタック２が完成する。
第二工程では、図１（ｂ）に図示する電池スタック２に、図２（ａ）に図示する絶縁カバー３を組み付ける作業を行う。電池スタック２の上面に絶縁カバー３を組み付けると、絶縁カバー３が図示しない樹脂枠の係止手段にて係止される。
ここで、図２及び図３に図示するように、絶縁カバー本体９の内面１３に一体的に配設された検出端子１２は、絶縁カバー３を電池スタック２に組み付けたときに、バスバー５の直上に位置するように配置されていることから、上記組み付け時にバスバー５と電気的に接続する。検出端子１２とバスバー５とが電気的に接続することにより、監視基板１０は、検出端子１２を介して、各電池セル４の状態（電圧、温度等）を監視することができる。
以上により、図１（ａ）に図示するように、電池スタック２に対する絶縁カバー３の組み付けが完了するとともに、電池パック１が完成する。
以上の電池パック１の構成部材である検出端子１２は、図４に図示する変形例１、又は、図５に図示する変形例２及び変形例３に置き換えてもよいものとする。以下、図４及び図５を参照しながら、検出端子の変形例について説明する。図４は検出端子の変形例１を示す斜視図、図５は検出端子の変形例を示す図であって、（ａ）が検出端子の変形例２を示す斜視図、（ｂ）が検出端子の変形例３を示す斜視図である。
図４に図示する変形例１に係る検出端子３０は、導体接続部３３が電線２３の端末の導体２４を加締めにて接続する加締め部として形成されている。
図５（ａ）に図示する変形例２に係る検出端子４０は、電気接触部４１が箱形の形状を有する雌端子として形成されている。図５（ａ）に図示する電気接触部４１は、バスバー４５の上面に溶接されたタブ端子４４を差し込んで接続することができるように形成されている。導体接続部４３は、変形例１における導体接続部３３と同じ構成及び構造を備えている。
図５（ｂ）に図示する変形例３に係る検出端子５０は、電気接触部５１が図５（ｂ）に図示する外観形状を有するピン型の端子として形成されている。電気接触部５１は、バスバー５５に貫通形成された係合孔５４に差し込んで係合・接続することができるように形成されている。導体接続部５３は、変形例１における導体接続部３３と同じ構成及び構造を備えている。
つぎに、電池パック１の効果について説明する。
以上、図１−図５を参照しながら説明してきたように、電池パック１によれば、監視基板１０の絶縁と電池セル４の絶縁を一緒に行うことができるようになることから、監視基板１０の絶縁機能と電池セル４の絶縁機能の統合により、電池パック１の小型化を図ることができるとともに、電池パック１の製造コストの低減を図ることができるという効果を奏する。
また、電池パック１によれば、絶縁カバー３を複数の電池セル４に組み付けた際に、電池セル４の絶縁と同時に、バスバー５（４５，５５）と監視基板１０との電気的な接続を行うことができるようになることから、電池セル４の絶縁と、バスバー５（４５，５５）と監視基板１０との電気的な接続をワンタッチで行うことができ、電池パック１の組み立て作業の工数を削減することができるという効果を奏する。
さらに、電池パック１によれば、監視基板１０に異常が発生した場合、絶縁カバー３を取り替えることで監視基板１０の交換も可能であることから、監視基板１０の交換作業を簡易に行うことができるという効果を奏する。
この他、本発明は本発明の主旨を変えない範囲で種々変更実施可能なことは勿論である。
１…電池パック、 ２…電池スタック、 ３…絶縁カバー、 ４…電池セル、 ５，４５，５５…バスバー、 ６…上面（一の端面）、 ７…正極端子、 ８…負極端子、 ９…絶縁カバー本体、 １０…監視基板、 １１…監視基板カバー（カバー）、 １２，３０，４０，５０…検出端子、 １３…内面、 １４…監視基板固定部、 １５…カバー固定部、 １６…絶縁壁、 １７…検出端子取付部、 １８，１９…ボルト、 ２０，３１，４１，５１…電気接触部、 ２１，３２，４２，５２…中間部、 ２２，３３，４３，５３…導体接続部、 ２３…電線、 ２４…導体、 ４４…タブ端子

Claims (3)

  1. 正極端子及び負極端子が一の端面に突設され前記正極端子と前記負極端子とが交互に配置されるように配列される複数の電池セルと、
    隣り合う該電池セルの前記正極端子と前記負極端子とを電気的に接続するバスバーと、
    前記電池セルに組み付け可能に形成され且つ前記バスバーにて接続された前記正極端子及び前記負極端子を覆う絶縁カバーと、
    前記電池セルの状態を監視する監視回路が搭載された監視基板と、
    該監視基板と電気的に接続され且つ前記各バスバーと電気的に接続され前記電池セルの状態を検出する複数の検出端子と、
    を備え、
    前記絶縁カバーは、
    この内面に前記監視基板と前記検出端子とが一体的に配設され、
    前記検出端子は、
    前記電池セルに前記絶縁カバーを組み付けた際に前記バスバーと電気的に接続されるように配設され、
    さらに、前記絶縁カバーは、
    この前記内面に所定の間隔をあけて前記電池セルの配列方向に沿って配列される複数の絶縁壁が突設され、
    該絶縁壁は、
    前記電池セルに前記絶縁カバーを組み付けた際に前記絶縁壁間に前記バスバーと該バスバーにて接続された前記正極端子及び前記負極端子とを挟むことができるように配設される
    ことを特徴とする電池パック。
  2. 請求項１に記載の電池パックにおいて、
    前記監視基板は、
    導電性を有する金属材料又は絶縁性を有する樹脂材料にて成形されるカバーにて覆われる
    ことを特徴とする電池パック。
  3. 請求項１又は２に記載の電池パックにおいて、
    前記検出端子は、
    前記電池セルに前記絶縁カバーを組み付けた際に前記バスバーと面接触することができるように形成される
    ことを特徴とする電池パック。
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