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WO2020059298A1 - 電池モジュール - Google Patents

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Info

Publication number
WO2020059298A1
WO2020059298A1 PCT/JP2019/029351 JP2019029351W WO2020059298A1 WO 2020059298 A1 WO2020059298 A1 WO 2020059298A1 JP 2019029351 W JP2019029351 W JP 2019029351W WO 2020059298 A1 WO2020059298 A1 WO 2020059298A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
battery
bus bar
batteries
metal filter
battery module
Prior art date
Application number
PCT/JP2019/029351
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
信雄 岩月
鋭 馬
翼 道上
永士 川崎
Original Assignee
三洋電機株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 三洋電機株式会社 filed Critical 三洋電機株式会社
Priority to US17/266,690 priority Critical patent/US12142783B2/en
Priority to EP19862497.5A priority patent/EP3855527B1/en
Priority to CN201980060321.1A priority patent/CN112703631B/zh
Priority to JP2020548064A priority patent/JP7263378B2/ja
Publication of WO2020059298A1 publication Critical patent/WO2020059298A1/ja

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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/30—Arrangements for facilitating escape of gases
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/20—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • H01M50/204—Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells
    • H01M50/207—Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells characterised by their shape
    • H01M50/209—Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells characterised by their shape adapted for prismatic or rectangular cells
    • H—ELECTRICITY
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    • H01M50/35—Gas exhaust passages comprising elongated, tortuous or labyrinth-shaped exhaust passages
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    • H01M50/30—Arrangements for facilitating escape of gases
    • H01M50/35—Gas exhaust passages comprising elongated, tortuous or labyrinth-shaped exhaust passages
    • H01M50/367—Internal gas exhaust passages forming part of the battery cover or case; Double cover vent systems
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    • H01M50/30—Arrangements for facilitating escape of gases
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    • H01M50/502—Interconnectors for connecting terminals of adjacent batteries; Interconnectors for connecting cells outside a battery casing
    • H01M50/507—Interconnectors for connecting terminals of adjacent batteries; Interconnectors for connecting cells outside a battery casing comprising an arrangement of two or more busbars within a container structure, e.g. busbar modules
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    • H01M50/502—Interconnectors for connecting terminals of adjacent batteries; Interconnectors for connecting cells outside a battery casing
    • H01M50/509—Interconnectors for connecting terminals of adjacent batteries; Interconnectors for connecting cells outside a battery casing characterised by the type of connection, e.g. mixed connections
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    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Definitions

  • the present invention relates to a battery module.
  • a battery module in which a plurality of batteries are electrically connected is known as a power source that requires a high output voltage, such as for a vehicle.
  • a battery module having a structure in which a plurality of batteries are connected in parallel by a bus bar to form a plurality of battery units and the battery units are connected in series by the same bus bar is known.
  • Each battery constituting the battery module is provided with a valve that opens in response to an increase in internal pressure. Gas is generated by a chemical reaction inside the battery, and when the internal pressure of the battery increases, high-temperature and high-pressure gas is discharged from the valve section.
  • an exhaust duct is connected to each valve portion, and the high-temperature and high-pressure gas discharged from the inside of the battery is discharged from the exhaust duct to the outside of the battery module.
  • Combustible gas is contained in the exhaust gas of the battery.
  • the exhaust gas also contains fine particles such as fragments of a battery structure. If the combustible gas and the high-temperature particulates are discharged outside the module and the combustible gas, the high-temperature particulates, and the oxygen outside the module are aligned, ignition may occur.
  • various measures against such ignition have been studied.
  • Patent Literature 1 in an exhaust path for discharging high-pressure and high-temperature exhaust gas from a battery to the outside of a case body, a plurality of flat plates are arranged inside, and the flow direction of the exhaust gas is changed in a zigzag shape. A structure for lengthening the flow path is disclosed.
  • the exhaust gas is reduced in pressure and temperature by lengthening the flow path of the exhaust gas, thereby preventing ignition.
  • the present invention has been made in view of such a situation, and an object of the present invention is to provide a technique for improving the safety of a battery module.
  • the battery module is a battery stack having a plurality of stacked batteries, wherein each battery has a valve portion for discharging gas generated inside, and a battery stack having an output terminal, and an output terminal of the plurality of batteries.
  • a bus bar for electrically connecting the battery units wherein a plurality of batteries are divided into a plurality of battery units each including at least two batteries, and the output terminals of the batteries are connected in parallel in each battery unit.
  • a metal filter disposed within the extension range of the battery belonging to the first terminal group to be fixed.
  • the safety of the battery module can be improved.
  • FIG. 3 is an exploded perspective view of a battery stack included in the battery module according to the embodiment. It is a perspective view of a battery module. It is a top view of a battery module. It is a perspective view which expands and shows some busbar plates.
  • FIG. 1 is an exploded perspective view of a battery stack provided in the battery module according to the embodiment.
  • the battery stack 2 included in the battery module 1 includes a plurality of batteries 4, a separator 6, a pair of end plates 8, and a pair of restraining members 10.
  • Each battery 4 is a chargeable secondary battery such as a lithium ion battery, a nickel-hydrogen battery, and a nickel-cadmium battery.
  • the battery 4 is a so-called prismatic battery and has a flat rectangular parallelepiped outer can 12.
  • a substantially rectangular opening (not shown) is provided on one surface of the outer can 12, and an electrode body, an electrolytic solution, and the like are stored in the outer can 12 through the opening.
  • a sealing plate 14 for sealing the outer can 12 is provided at the opening of the outer can 12.
  • the sealing plate 14 is provided with a positive output terminal 16 near one end in the longitudinal direction and a negative output terminal 16 near the other end.
  • Each of the pair of output terminals 16 is electrically connected to a positive electrode plate and a negative electrode plate constituting an electrode body.
  • the positive output terminal 16 is referred to as a positive terminal 16a
  • the negative output terminal 16 is referred to as a negative terminal 16b.
  • the positive terminal 16a and the negative terminal 16b are collectively referred to as the output terminal 16.
  • the outer can 12, the sealing plate 14, and the output terminal 16 are conductors, and are made of, for example, metal.
  • the sealing plate 14 and the opening of the outer can 12 are joined by welding or the like.
  • Each output terminal 16 is inserted into a through hole (not shown) formed in the sealing plate 14.
  • An insulating sealing member (not shown) is interposed between each output terminal 16 and each through hole.
  • the surface of the outer can 12 on which the sealing plate 14 is provided is defined as the upper surface of the battery 4, and the surface facing the upper surface of the outer can 12 is defined as the bottom surface of the battery 4.
  • Battery 4 also has two main surfaces connecting the top and bottom surfaces. This main surface is the surface having the largest area among the six surfaces of the battery 4. The main surface is a long side surface connected to the long sides of the top surface and the bottom surface. The remaining two surfaces excluding the upper surface, the bottom surface, and the two main surfaces are side surfaces of the battery 4. This side is a short side connected to the short sides of the top and bottom surfaces.
  • the upper surface of the battery 4 is the upper surface of the battery stack 2
  • the bottom surface of the battery 4 is the lower surface of the battery stack 2
  • the short side surface of the battery 4 is the battery The side surface of the laminate 2.
  • the upper surface of the battery stack 2 is vertically upward
  • the bottom surface of the battery stack 2 is vertically lower.
  • a valve portion 18 is provided on the sealing plate 14 between the pair of output terminals 16.
  • the valve section 18 is also called a safety valve, and is a mechanism for discharging gas generated inside the battery 4.
  • the valve section 18 is configured to open when the internal pressure of the outer can 12 rises to a predetermined value or more, and to discharge the gas inside.
  • the valve portion 18 includes, for example, a thin portion provided on a part of the sealing plate 14 and having a smaller thickness than other portions, and a linear groove formed on the surface of the thin portion. In this configuration, when the internal pressure of the outer can 12 increases, the thin portion is torn from the groove to open the valve.
  • the gas generated in the battery 4 examples include carbon dioxide gas generated by decomposing the electrolytic solution. Further, the gas released outside the outer can 12 also includes fine particles such as fragments of a battery structure (for example, an electrode body).
  • the valve section 18 of each battery 4 is connected to an exhaust duct 30 described later, and gas inside the battery is discharged from the valve section 18 to the exhaust duct 30.
  • the plurality of batteries 4 are stacked at predetermined intervals such that the main surfaces of adjacent batteries 4 face each other.
  • stacking means arranging a plurality of members in any one direction. Therefore, stacking the batteries 4 includes arranging a plurality of batteries 4 horizontally.
  • Each battery 4 is arranged so that the output terminals 16 face the same direction. In the present embodiment, for convenience, each battery 4 is arranged such that the output terminal 16 faces upward in the vertical direction. In the adjacent batteries 4, the output terminals 16 are electrically connected to each other via a bus bar 28 described later.
  • the separator 6 is also called an insulating spacer, and is made of, for example, an insulating resin.
  • the resin forming the separator 6 include thermoplastic resins such as polypropylene (PP), polybutylene terephthalate (PBT), polycarbonate (PC), and Noryl (registered trademark) resin (modified PPE).
  • the separator 6 has a plurality of first insulating members 6a and a pair of second insulating members 6b.
  • Each first insulating member 6a is disposed between two adjacent batteries 4 to electrically insulate the two batteries 4 from each other.
  • Each second insulating member 6b extends in the stacking direction X of the batteries 4 and contacts the side surface of each battery 4. Thereby, each battery 4 and the restraint member 10 are electrically insulated. If necessary, a bus bar 28 and a restraining member 10 described later may be electrically insulated from each other by the second insulating member 6b.
  • a plurality of ribs 6c arranged in the stacking direction X of the battery 4 are provided on a surface of the second insulating member 6b facing the battery 4 side.
  • the interval between the adjacent ribs 6c corresponds to the dimension between the main surfaces of the battery 4.
  • the plurality of stacked batteries 4 are sandwiched between a pair of end plates 8.
  • the pair of end plates 8 are arranged so as to be adjacent to the batteries 4 located at both ends in the stacking direction X of the batteries 4 via the first insulating member 6a.
  • the end plate 8 is made of, for example, a metal plate.
  • the restraining member 10 is also called a bind bar, and is a long member that is long in the stacking direction X of the battery 4.
  • a pair of restraining members 10 are arranged in a direction Y orthogonal to the stacking direction X of the battery 4, that is, in a direction in which the positive electrode terminal 16a, the valve portion 18, and the negative electrode terminal 16b are arranged.
  • a plurality of batteries 4, a separator 6, and a pair of end plates 8 are arranged between the pair of restraining members 10.
  • Each restraining member 10 has a rectangular flat portion 10 a parallel to the side surface of the battery 4, and an eave portion 10 b protruding from the upper side and the lower side of the flat portion 10 a toward the battery 4.
  • a plurality of batteries 4 are sandwiched in the stacking direction X by the engagement of the pair of end plates 8 with the flat portion 10a of each restraining member 10.
  • a contact plate 20 is fixed to the surface of the flat portion 10a facing each end plate 8 by welding or the like.
  • the contact plate 20 is a member that is long in the direction Z in which the top surface and the bottom surface of the battery 4 are aligned, and has a groove 20 a on the surface facing the end plate 8.
  • a through hole 20b is provided to reach the surface of the contact plate 20 that is in contact with the plane portion 10a.
  • three through holes 20b are arranged in the groove 20a at predetermined intervals in the direction Z.
  • a through hole 11 is provided in the plane portion 10a at a position corresponding to the through hole 20b of the contact plate 20.
  • the end plate 8 has a protruding portion 8a that is long in the direction Z on a surface facing the flat portion 10a.
  • the shape of the projection 8a corresponds to the shape of the groove 20a.
  • the protrusion 8a is provided with a fastening hole 8b at a position corresponding to the through hole 20b of the contact plate 20.
  • the restricting member 10 and the end plate 8 are connected by fitting the convex portion 8a into the groove portion 20a. With the protrusion 8a fitted into the groove 20a, the through hole 11 of the restraining member 10, the through hole 20b of the contact plate 20, and the fastening hole 8b of the end plate 8 overlap.
  • the fastening member 22 such as a screw is inserted, so that the end plate 8 and the restraining member 10 are fixed.
  • the fixing portions 24 are arranged.
  • the battery stack 2 is fixed to a fixing target such as a housing or a vehicle body of the battery pack by the fixing unit 24.
  • the fixing portion 24 has a through hole 24a into which a fastening member (not shown) is inserted.
  • the object to be fixed has a fastening hole (not shown), and the fastening hole and the through-hole 24a are overlapped with each other, and the fastening member is inserted into the object to fix the battery stack 2 to the object to be fixed.
  • the fixing portion 24 may be fixed to the fixing target by another method such as welding.
  • FIG. 2 is a perspective view of the battery module.
  • FIG. 3 is a plan view of the battery module.
  • FIG. 4 is an enlarged perspective view showing a part of the bus bar plate.
  • the battery module 1 includes the battery stack 2, the bus bar plate 26, the plurality of bus bars 28, the exhaust duct 30, the insulating wall 32, and the plurality of metal filters 34.
  • the bus bar plate 26, the exhaust duct 30, and the insulating wall 32 are integrally formed.
  • a bus bar plate 26 is stacked on the upper surface of the battery stack 2. Above the bus bar plate 26, a top cover (not shown) is further laminated. Therefore, the bus bar plate 26 is interposed between the battery stack 2 and the top cover.
  • the bus bar plate 26 is a plate-shaped member made of, for example, an insulating resin.
  • the bus bar plate 26 has an opening 26 a at a position corresponding to the valve 18 of each battery 4.
  • the busbar plate 26 has an opening (not shown) at a position corresponding to the output terminal 16 of each battery 4.
  • the plurality of bus bars 28 are mounted on the bus bar plate 26.
  • Each bus bar 28 has a main body 38 and a plurality of connecting portions 40.
  • the main body portion 38 is a band-shaped portion extending in the stacking direction X of the battery 4.
  • the plurality of connection portions 40 are portions fixed to the output terminal 16 of each battery 4.
  • Each connecting portion 40 is arranged at a predetermined interval in the direction in which the main body portion 38 extends, and protrudes from the main body portion 38 in a direction Y intersecting with the laminating direction X. Therefore, each bus bar 28 is comb-shaped.
  • the bus bar 28 of the present embodiment is arranged such that the main body 38 is located outside the battery 4 in the direction Y from the output terminal 16, and the connection portion 40 projects toward the center of the battery 4.
  • the bus bar 28 is made of a metal such as copper or aluminum.
  • the bus bar 28 divides the plurality of batteries 4 into a plurality of battery units 36 composed of at least two batteries 4. Then, in each battery unit 36, the output terminals 16 of the batteries 4 are connected in parallel. Also, the battery units 36 are connected in series.
  • the first battery unit 36a, the second battery unit 36b, and the third battery unit 36c are formed by laminating the output terminals 16 of the same polarity of the four batteries 4 so as to be adjacent to each other.
  • the first battery unit 36a, the second battery unit 36b, and the third battery unit 36c are arranged in this order in the stacking direction X of the batteries 4.
  • the positive terminal 16a of each battery 4 is disposed on the first end 1a side of the battery module 1 in the direction Y, and the negative terminal 16b of each battery 4 is disposed in the second terminal of the battery module 1 in the direction Y. It is arranged on the end 1b side.
  • the negative terminal 16b of each battery 4 is disposed on the first end 1a side of the battery module 1, and the positive terminal 16a of each battery 4 is disposed on the second end 1b side of the battery module 1.
  • the positive terminal 16a of each battery 4 is disposed on the first end 1a side of the battery module 1, and the negative terminal 16b of each battery 4 is disposed on the second end 1b side of the battery module 1.
  • the bus bar 28 includes a first end side long bus bar 28a, a first end side short bus bar 28b, a second end side long bus bar 28c, and a second end side short bus bar 28d.
  • the first end side long bus bar 28a and the first end side short bus bar 28b are arranged on the first end 1a side of the battery module 1.
  • the second end side long bus bar 28c and the second end side short bus bar 28d are arranged on the second end 1b side of the battery module 1.
  • the first long bus bar 28a is fixed to the positive terminal 16a of each battery 4 of the first battery unit 36a and the negative terminal 16b of each battery 4 of the second battery unit 36b.
  • the positive terminals 16a of the respective batteries 4 of the first battery unit 36a are connected in parallel
  • the negative terminals 16b of the respective batteries 4 of the second battery unit 36b are connected in parallel.
  • four positive terminals 16a of the first battery unit 36a and four negative terminals 16b of the second battery unit 36b are connected in series.
  • the four positive terminals 16a of the first battery unit 36a and the four negative terminals 16b of the second battery unit 36b form a first terminal side large terminal group 42a to which the first terminal side long bus bar 28a is fixed.
  • the positive terminal 16a of each battery 4 of the third battery unit 36c is connected in parallel by the first end side short bus bar 28b.
  • the first end side short bus bar 28b has an external connection terminal 44 at an end facing the outside of the battery module 1 in the stacking direction X of the batteries 4.
  • the external connection terminal 44 is connected to an external load via a wiring routed outside the battery module 1.
  • the four positive electrode terminals 16a of the third battery unit 36c are fixed to the first end side short bus bar 28b, and constitute a first end side small terminal group 42b adjacent to the first end side large terminal group 42a.
  • the second end-side long bus bar 28c is fixed to the positive terminal 16a of each battery 4 of the second battery unit 36b and the negative terminal 16b of each battery 4 of the third battery unit 36c.
  • the positive terminals 16a of the batteries 4 of the second battery unit 36b are connected in parallel
  • the negative terminals 16b of the batteries 4 of the third battery unit 36c are connected in parallel.
  • the four positive terminals 16a of the second battery unit 36b and the four negative terminals 16b of the third battery unit 36c are connected in series.
  • the four positive terminals 16a of the second battery unit 36b and the four negative terminals 16b of the third battery unit 36c constitute a second terminal side large terminal group 42c to which the second terminal side long bus bar 28c is fixed.
  • the negative terminal 16b of each battery 4 of the first battery unit 36a is connected in parallel by the second end side short bus bar 28d.
  • the second end-side short bus bar 28d has an external connection terminal 44 at an end facing the outside of the battery module 1 in the stacking direction X of the batteries 4.
  • the external connection terminal 44 is connected to an external load via a wiring routed outside the battery module 1.
  • the four negative electrode terminals 16b of the first battery unit 36a are fixed to the second end side short bus bar 28d, and constitute a second end side small terminal group 42d adjacent to the second end side large terminal group 42c.
  • the exhaust duct 30 extends in the stacking direction X of the batteries 4 and is connected to each valve 18 of the batteries 4.
  • the exhaust duct 30 is arranged so as to overlap with each valve portion 18 in the direction Z. Therefore, the exhaust duct 30 is disposed between the positive terminal 16a and the negative terminal 16b of each battery 4 in the direction Y. In other words, the exhaust duct 30 is disposed between the bus bar 28 disposed on the first end 1a side of the battery module 1 and the bus bar 28 disposed on the second end 1b side of the battery module 1 in the direction Y. .
  • the exhaust duct 30 is arranged so as to surround the opening 26 a of the bus bar plate 26.
  • the exhaust duct 30 has an upper wall 30a overlapping the opening 26a in the direction Z, and a pair of side walls 30b arranged on both sides of the opening 26a in the direction Y.
  • the pair of side walls 30 b protrude in the direction Z from the upper surface of the bus bar plate 26.
  • the upper wall 30a extends parallel to the upper surface of the battery stack 2 and connects the upper ends of the pair of side walls 30b.
  • a gas flow path extending in the stacking direction X of the battery 4 is formed above each valve portion 18.
  • the exhaust duct 30 has a metal plate (not shown) on the inner surface side of the upper wall 30a. The strength and heat resistance of the upper wall 30a are enhanced by the metal plate.
  • the gas ejected from the valve portion 18 first strikes the upper wall 30a, and thereafter diffuses into the exhaust duct 30.
  • the exhaust duct 30 has openings 30c at both ends of the battery 4 in the stacking direction X. The opening 30c is connected to the outside of the battery module 1.
  • the exhaust duct 30 has a through hole 46 that connects the inside and the outside of the exhaust duct 30 on a wall surface facing the bus bar 28 side. At least a part of the gas in the exhaust duct 30 leaks out of the exhaust duct 30 from the through hole 46. The gas leaked out of the exhaust duct 30 stays in the space between the battery stack 2 and the top cover.
  • the insulating wall 32 is arranged so as to be adjacent to the bus bar 28.
  • the insulating wall 32 protrudes from the upper surface of the bus bar plate 26 in the direction Z and extends in the stacking direction X, and surrounds the rows of the plurality of output terminals 16 and the plurality of connection portions 40. Thereby, the insulation of the output terminal 16 and the connection portion 40 with respect to the surroundings can be enhanced.
  • At least a part of the insulating wall 32 is interposed between the valve portion 18 and the bus bar 28 in the direction Y, in other words, between the exhaust duct 30 and the bus bar 28.
  • the metal filter 34 is formed of a metal mesh, a porous metal plate such as a punched metal, an expanded metal, or the like.
  • the metal filter 34 is disposed between the valve portion 18 and the output terminal 16 in a first direction in which the valve portion 18 and the output terminal 16 are arranged, that is, in a direction intersecting the stacking direction X. Further, the metal filter 34 is arranged within the extending range of the battery 4 belonging to the first terminal group to which an arbitrary first bus bar is fixed in the bus bar 28 in the stacking direction X of the battery 4.
  • the first terminal group is a set of output terminals 16 connected to the same bus bar (first bus bar).
  • the battery 4 belonging to the first terminal group means the battery 4 whose output terminal 16 is included in the first terminal group.
  • the metal filter 34 is arranged on the gas flow path from the valve section 18 to the first bus bar.
  • a gas flow path G from the valve portion 18 to the bus bar 28 through the through hole 46 of the exhaust duct 30 is formed on the bus bar plate 26.
  • the metal filter 34 is disposed so as to intersect with the circulation path G. Further, the metal filter 34 is disposed in a region sandwiched between the through hole 46 and the first bus bar in the first direction. Therefore, the metal filter 34 is arranged so as to be separated from the exhaust duct 30 when viewed from the stacking direction X of the battery 4 and to overlap with the through hole 46 when viewed from the direction Y.
  • the metal filter 34 is fixed to the insulating wall 32.
  • the insulating wall 32 has a notch 32a in a region interposed between the exhaust duct 30 and the bus bar 28 in the direction Y.
  • the metal filter 34 is fitted in the notch 32a.
  • the battery module 1 also includes a first terminal group to which the first bus bar is fixed, and a second terminal group to which the second bus bar different from the first bus bar is fixed and which is adjacent to the first terminal group. Then, the metal filter 34 is arranged in the stacking direction X of the batteries 4 so as to be out of the extending range of the battery 4 closest to the second terminal group among the batteries 4 belonging to the first terminal group. That is, the metal filter 34 is arranged so as not to overlap with the battery 4 closest to the second terminal group when viewed from the first direction.
  • the first end side long bus bar 28a corresponds to the first bus bar
  • the first end side large terminal group 42a corresponds to the first terminal group
  • the direction Y corresponds to the first direction. That is, some of the metal filters 34 are arranged between the output terminal 16 and the valve portion 18 located on the first end 1a side of the battery module 1 in the direction Y in which the valve portion 18 and the output terminal 16 are arranged. You.
  • the metal filter 34 is disposed within the extending range of the battery 4 belonging to the first end side large terminal group 42a to which the first end side long bus bar 28a is fixed in the stacking direction X of the battery 4.
  • the metal filter 34 is disposed between the valve portion 18 and the output terminal 16 in the direction Y in the region closer to the first end 1a than the valve portion 18, and the first battery unit 36a in the stacking direction X. And within the extension range of the second battery unit 36b.
  • the first end side short bus bar 28b corresponds to the second bus bar
  • the first end side small terminal group 42b corresponds to the second terminal group. That is, in the stacking direction X of the batteries 4, the metal filter 34 is the closest to the first end side small terminal group 42b among the batteries 4 belonging to the first end side large terminal group 42a, specifically, The battery 4 of the two battery units 36b is arranged so as to be out of the extending range of the battery 4 closest to the third battery unit 36c. Further, the metal filter 34 of the present embodiment is out of the extended range of the two batteries 4 on the side closer to the third battery unit 36c among the batteries 4 of the second battery unit 36b.
  • the second end side long bus bar 28c corresponds to the first bus bar
  • the second end side large terminal group 42c corresponds to the first terminal group
  • the direction Y corresponds to the first direction. That is, some of the metal filters 34 are disposed between the output terminal 16 and the valve portion 18 located on the second end 1b side of the battery module 1 in the direction Y in which the valve portion 18 and the output terminal 16 are arranged. You.
  • the metal filter 34 is arranged in the stacking direction X of the batteries 4 within an extending range of the batteries 4 belonging to the second end side large terminal group 42c to which the second end side long bus bar 28c is fixed.
  • the metal filter 34 is disposed between the valve portion 18 and the output terminal 16 in the direction Y in the region closer to the second end 1b than the valve portion 18, and the second battery unit 36b in the stacking direction X. And it is arrange
  • the second end side short bus bar 28d corresponds to the second bus bar
  • the second end side small terminal group 42d corresponds to the second terminal group. That is, in the stacking direction X of the batteries 4, the metal filter 34 is the battery 4 closest to the second end side small terminal group 42d among the batteries 4 belonging to the second end side large terminal group 42c, specifically, The battery 4 of the two battery units 36b is arranged so as to be out of the extending range of the battery 4 closest to the first battery unit 36a. Further, the metal filter 34 of the present embodiment is out of the extended range of the two batteries 4 on the side closer to the first battery unit 36a among the batteries 4 of the second battery unit 36b.
  • the battery module 1 includes a row of a plurality of valve portions 18 arranged in the stacking direction X, a first row of a plurality of output terminals 16 arranged in the stacking direction X on the first end 1 a side of the battery module 1, And a second row of a plurality of output terminals 16 arranged in the laminating direction X on the second end 1b side of the semiconductor device.
  • Some of the metal filters 34 are arranged between the row of the valve sections 18 and the first row of the output terminals 16. Therefore, the metal filter 34 is shifted toward the first end 1a with respect to the valve portion 18 in the direction Y.
  • the metal filter 34 is arranged in a range where the battery groups connected by one bus bar arranged on the same side as the side where the metal filter 34 is shifted are arranged. Alternatively, the metal filter 34 is arranged so as to fall within a range in which one bus bar disposed on the same side as the side on which the metal filter 34 is shifted extends.
  • the other part of the metal filter 34 is disposed between the row of the valve section 18 and the second row of the output terminals 16. Therefore, the metal filter 34 is shifted toward the second end 1b with respect to the valve portion 18 in the direction Y.
  • the metal filter 34 is arranged in a range where the battery groups connected by one bus bar arranged on the same side as the side where the metal filter 34 is shifted are arranged. Alternatively, the metal filter 34 is arranged so as to fall within a range in which one bus bar disposed on the same side as the side on which the metal filter 34 is shifted extends.
  • the battery module 1 includes the battery stack 2 including the plurality of stacked batteries 4, the plurality of bus bars 28, and the metal filter 34.
  • Each battery 4 has a valve section 18 for discharging gas generated inside, and an output terminal 16.
  • the bus bar 28 electrically connects the output terminals 16 of the plurality of batteries 4 to each other.
  • the bus bar 28 divides the plurality of batteries 4 into a plurality of battery units 36 composed of at least two batteries 4, and connects the output terminals 16 of the batteries 4 in each battery unit 36 in parallel, The battery units 36 are connected in series.
  • the metal filter 34 is disposed between the valve portion 18 and the output terminal 16 in the first direction in which the valve portion 18 and the output terminal 16 are arranged.
  • the first bus bar is arranged within the extension range of the battery 4 belonging to the first terminal group to which the first bus bar is fixed.
  • the metal filter 34 By providing the metal filter 34 on the battery stack 2, fine particles contained in the gas ejected from the valve portion 18 can be captured by the metal filter 34. Thus, it is possible to suppress the possibility of firing outside the battery module and increase in the scale of firing due to the increase in the capacity of the battery 4. Therefore, the safety of the battery module 1 can be improved.
  • the mesh is made of metal, it is possible to prevent the mesh from melting and clogging with a high-temperature gas. Thus, it is possible to suppress the gas flow from being hindered by providing the mesh.
  • the metal filter 34 between the valve portion 18 and the output terminal 16, it is possible to avoid an increase in the size of the battery module 1 due to the installation of the metal filter 34.
  • the metal filter 34 may be blown toward the output terminal 16 by the pressure of the gas that has been ejected. In this case, the blown-out metal filter 34 may straddle two adjacent bus bars 28 and come into contact with them. Alternatively, the metal filter 34 may straddle the two output terminals 16 to which the separate bus bars 28 are fixed, and may come into contact with them. When the metal filter 34 comes into contact with these two bus bars 28 or these two output terminals 16, a short circuit occurs between the output terminals 16 that are not directly connected otherwise. As a method of preventing this short circuit, it is conceivable to cover the surface of the metal mesh with an insulating resin. However, this method involves an increase in cost, and the coated resin may be melted by the heat of the gas.
  • the metal filter 34 is arranged in a range where the batteries 4 belonging to the first terminal group to which the first bus bar is fixed are arranged. That is, the metal filter 34 is arranged within a range in which the output terminals 16 fixed by the same bus bar are arranged. Therefore, even if the metal filter 34 is blown to the output terminal 16 side, the metal filter 34 contacts only the first bus bar. Alternatively, the metal filter 34 contacts only the output terminals 16 of the same potential which are connected in series or in parallel by the first bus bar. Therefore, it is possible to prevent the above-described short circuit between the output terminals 16 from occurring due to the metal filter 34. Therefore, according to the present embodiment, safety can be improved while maintaining the reliability of the battery module 1. In addition, since it is not necessary to consider the insulation distance between the metal filter 34 and the bus bar 28, the degree of freedom of arrangement of the metal filter 34 can be increased.
  • the battery module 1 further includes an exhaust duct 30 extending in the stacking direction X of the batteries 4 and connected to each valve section 18 of the batteries 4.
  • the exhaust duct 30 has a through hole 46 that connects the inside and outside of the exhaust duct 30 on a wall surface facing the first bus bar side. Therefore, a gas flow path G from the valve section 18 to the first bus bar through the through hole 46 of the exhaust duct 30 is formed in the battery module 1.
  • the metal filter 34 is arrange
  • the gas flow can be branched into a plurality of flows, and the gas can be brought into contact with the bus bar 28 or the like. Thereby, the temperature of the gas when discharged out of the battery module 1 can be reduced.
  • the metal filter 34 is arranged in a region between the through hole 46 and the first bus bar in the first direction in which the valve portion 18 and the output terminal 16 are arranged. That is, the metal filter 34 is separated from the valve section 18 and the exhaust duct 30. Thereby, the possibility that the metal filter 34 is blown off by the pressure of the gas ejected from the battery 4 can be reduced. Further, when the metal filter 34 forms a part of the exhaust duct 30, the opening ratio of the exhaust duct 30 increases, and the amount of gas leaking from the exhaust duct 30 may become excessive. However, according to the present embodiment, Such an excessive gas leakage can be suppressed. Further, in the structure in which the metal filter 34 is disposed immediately above the valve portion 18, the battery module 1 can be made large in size by the laminated structure of the metal filter 34 and the exhaust duct 30, but according to the present embodiment, such a large Can be avoided.
  • the battery module 1 also includes a first terminal group connected to the first bus bar, and a second terminal group connected to a second bus bar different from the first bus bar and adjacent to the first terminal group. Then, the metal filter 34 is arranged in the stacking direction X of the batteries 4 so as to be out of the extending range of the battery 4 closest to the second terminal group among the batteries 4 belonging to the first terminal group. Thereby, it is possible to more reliably suppress the above-described short circuit between the output terminals 16 caused by the metal filter 34. Therefore, the reliability of the battery module 1 can be further improved.
  • the battery module 1 further includes an insulating wall 32 adjacent to the bus bar 28, and the metal filter 34 is fixed to the insulating wall 32. Thereby, since there is no need to separately provide a support structure for the metal filter 34, the structure of the battery module 1 can be suppressed from becoming complicated.
  • the metal filter 34 is provided within the extension range of the battery 4 belonging to the first end side small terminal group 42b connected to the first end side short bus bar 28b, and the second end connected to the second end side short bus bar 28d.
  • the battery 4 belonging to the small side terminal group 42d may be arranged within the extending range.
  • the shape of the battery 4 is not particularly limited, and may be a cylindrical shape or the like.
  • the number of batteries 4 included in the battery stack 2, the number of batteries 4 constituting the battery unit 36, the number of battery units 36, the number of metal filters 34, and the like are not particularly limited.
  • the structure of each part of the battery stack 2 including the shape of the separator 6 and the fastening structure between the end plate 8 and the restraining member 10 is not particularly limited.
  • ⁇ 1 ⁇ battery module ⁇ 2 ⁇ battery stack, ⁇ 4 ⁇ battery, ⁇ 16 ⁇ output terminal, ⁇ 18 ⁇ valve portion, ⁇ 28 ⁇ busbar, ⁇ 30 ⁇ exhaust duct, ⁇ 32 ⁇ insulating wall, ⁇ 34 ⁇ metal filter, ⁇ 36 ⁇ battery unit, ⁇ 46 ⁇ through hole.

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Abstract

電池モジュールの安全性を高めるために、電池モジュールは、積層された複数の電池（４）を有する電池積層体（２）であって、各電池（４）が内部で発生するガスを放出する弁部（１８）、および出力端子（１６）を有する電池積層体（２）と、複数の電池（４）の出力端子（１６）どうしを電気的に接続するバスバー（２８）であって、複数の電池（４）を少なくとも２つの電池（４）で構成される複数の電池ユニット（３６）に組み分けて、各電池ユニット（３６）において電池（４）の出力端子（１６）どうしを並列接続し、電池ユニット（３６）どうしを直列接続する複数のバスバー（２８）と、弁部（１８）と出力端子（１６）とが並ぶ第１方向において、弁部（１８）と出力端子（１６）との間に配置され、且つ電池（４）の積層方向（Ｘ）において、バスバー（２８）のうち第１バスバーが固定される第１端子群に属する電池（４）の延在範囲内に配置される金属製フィルタ（３４）と、を備える。

Description

電池モジュール
　本発明は、電池モジュールに関する。
　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。このような電池モジュールとしては、複数の電池がバスバーによって並列接続されて複数の電池ユニットが構成されるとともに、電池ユニット同士が同じバスバーで直列接続された構造を有する電池モジュールが知られている。電池モジュールを構成する各電池には、内圧の上昇に応じて開弁する弁部が設けられている。電池内部での化学反応によってガスが発生し、電池内圧が高まると、高温高圧のガスが弁部から排出される。通常、各弁部には排気ダクトが接続され、電池内部から排出された高温高圧のガスは、排気ダクトから電池モジュール外に排出される。
　電池の排ガスには、可燃性のガスが含まれる。また、排ガスには、電池構造物の破片等の微粒子も含まれる。モジュール外に可燃性ガスと高温の微粒子とが排出されて、可燃性ガス、高温微粒子、およびモジュール外の酸素が揃うと、発火に至るおそれがある。従来、このような発火への対策が種々検討されている。例えば、特許文献１には、電池からの高圧高温の排ガスをケース体の外部に排出する排気経路において、内部に複数の平板を配置して排ガスの流れ方向をジグザグ状に変更し、これにより排ガスの流路行程を長くする構造が開示されている。特許文献１では、排ガスの流路行程を長くすることで排ガスを低圧低温化し、これにより発火の防止を図っている。
国際公開第２０１６／１３６１９３号
　近年、電池モジュールのさらなる高容量化が求められており、この要求を満たすために電池の高容量化が進んでいる。電池が高容量化すると、電池から排出されるガスの量が増える。このため、モジュール外で発火に至るおそれや発火の規模が増加し、電池モジュールの安全性が低下するおそれがあった。
　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、電池モジュールの安全性を高めるための技術を提供することにある。
　本発明のある態様は、電池モジュールである。この電池モジュールは、積層された複数の電池を有する電池積層体であって、各電池が内部で発生するガスを放出する弁部、および出力端子を有する電池積層体と、複数の電池の出力端子どうしを電気的に接続するバスバーであって、複数の電池を少なくとも２つの電池で構成される複数の電池ユニットに組み分けて、各電池ユニットにおいて電池の出力端子どうしを並列接続し、電池ユニットどうしを直列接続する複数のバスバーと、弁部と出力端子とが並ぶ第１方向において、弁部と出力端子との間に配置され、且つ電池の積層方向において、バスバーのうち任意の第１バスバーが固定される第１端子群に属する電池の延在範囲内に配置される金属製フィルタと、を備える。
　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、電池モジュールの安全性を高めることができる。
実施の形態に係る電池モジュールが備える電池積層体の分解斜視図である。 電池モジュールの斜視図である。 電池モジュールの平面図である。 バスバープレートの一部を拡大して示す斜視図である。
　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。
　まず、本実施の形態の電池モジュールが備える電池積層体について、詳細に説明する。図１は、実施の形態に係る電池モジュールが備える電池積層体の分解斜視図である。電池モジュール１が備える電池積層体２は、複数の電池４と、セパレータ６と、一対のエンドプレート８と、一対の拘束部材１０と、を有する。
　各電池４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４は、いわゆる角形電池であり、扁平な直方体形状の外装缶１２を有する。外装缶１２の一面には図示しない略長方形状の開口が設けられ、この開口を介して外装缶１２に電極体や電解液等が収容される。外装缶１２の開口には、外装缶１２を封止する封口板１４が設けられる。
　封口板１４には、長手方向の一端寄りに正極の出力端子１６が設けられ、他端寄りに負極の出力端子１６が設けられる。一対の出力端子１６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１６を正極端子１６ａと称し、負極の出力端子１６を負極端子１６ｂと称する。また、出力端子１６の極性を区別する必要がない場合、正極端子１６ａと負極端子１６ｂとをまとめて出力端子１６と称する。外装缶１２、封口板１４および出力端子１６は導電体であり、例えば金属製である。封口板１４と外装缶１２の開口とは、溶接等により接合される。各出力端子１６は、封口板１４に形成された図示しない貫通孔に挿通される。各出力端子１６と各貫通孔との間には、絶縁性の図示しないシール部材が介在する。
　本実施の形態では、説明の便宜上、外装缶１２の封口板１４が設けられる側の面を電池４の上面、外装缶１２の上面に背向する面を電池４の底面とする。また、電池４は、上面および底面をつなぐ２つの主表面を有する。この主表面は、電池４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、上面および底面の長辺に接続される長側面である。上面、底面および２つの主表面を除いた残り２つの面は、電池４の側面とする。この側面は、上面および底面の短辺に接続される短側面である。また、電池積層体２において、電池４の上面側の面を電池積層体２の上面とし、電池４の底面側の面を電池積層体２の底面とし、電池４の短側面側の面を電池積層体２の側面とする。また、電池積層体２の上面側を鉛直方向上方とし、電池積層体２の底面側を鉛直方向下方とする。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、底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１４には、一対の出力端子１６の間に弁部１８が設けられる。弁部１８は、安全弁とも呼ばれ、電池４の内部で発生するガスを放出するための機構である。弁部１８は、外装缶１２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。弁部１８は、例えば、封口板１４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。この構成では、外装缶１２の内圧が上昇すると、溝を起点に薄肉部が裂けることで開弁される。
　電池４内で発生するガスとしては、電解液が分解されて生成される炭酸ガス等が挙げられる。また、外装缶１２の外に放出されるガスには、電池構造物（例えば電極体）の破片等の微粒子も含まれる。各電池４の弁部１８は、後述する排気ダクト３０に接続され、電池内部のガスは弁部１８から排気ダクト３０に排出される。
　複数の電池４は、隣り合う電池４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４の積層には、複数の電池４を水平に並べることも含まれる。また、各電池４は、出力端子１６が同じ方向を向くように配置される。本実施の形態では便宜上、各電池４は、出力端子１６が鉛直方向上方を向くように配置される。隣接する電池４は、出力端子１６どうしが後述するバスバー２８を介して電気的に接続される。
　セパレータ６は、絶縁スペーサとも呼ばれ、例えば絶縁性を有する樹脂からなる。セパレータ６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。
　セパレータ６は、複数の第１絶縁部材６ａと、一対の第２絶縁部材６ｂとを有する。各第１絶縁部材６ａは、隣接する２つの電池４の間に配置されて当該２つの電池４間を電気的に絶縁する。各第２絶縁部材６ｂは、電池４の積層方向Ｘに延びて各電池４の側面に当接する。これにより、各電池４と拘束部材１０とが電気的に絶縁される。なお、必要に応じて、第２絶縁部材６ｂにより、後述するバスバー２８と拘束部材１０とが電気的に絶縁されるように構成してもよい。
　第２絶縁部材６ｂの電池４側を向く面には、電池４の積層方向Ｘに並ぶ複数のリブ６ｃが設けられている。隣り合うリブ６ｃの間隔は、電池４の主表面間の寸法に対応する。第２絶縁部材６ｂが電池４の側面に嵌め合わされると、複数のリブ６ｃが各電池４の底面を押圧する。これにより、各電池４の方向Ｚにおける位置決めがなされる。
　積層された複数の電池４は、一対のエンドプレート８で挟まれる。一対のエンドプレート８は、電池４の積層方向Ｘにおいて両端に位置する電池４と、第１絶縁部材６ａを介して隣り合うように配置される。エンドプレート８は、例えば金属板からなる。エンドプレート８と電池４との間に第１絶縁部材６ａが配置されることで、両者が絶縁される。
　拘束部材１０は、バインドバーとも呼ばれ、電池４の積層方向Ｘに長い長尺状の部材である。本実施の形態では、電池４の積層方向Ｘと直交する方向Ｙ、つまり正極端子１６ａ、弁部１８および負極端子１６ｂが並ぶ方向に、一対の拘束部材１０が配列される。一対の拘束部材１０の間には、複数の電池４、セパレータ６および一対のエンドプレート８が配置される。各拘束部材１０は、電池４の側面に平行な矩形状の平面部１０ａと、平面部１０ａの上辺および下辺から電池４側に突出する庇部１０ｂとを有する。
　各拘束部材１０の平面部１０ａに一対のエンドプレート８が係合することで、複数の電池４が積層方向Ｘに挟み込まれる。平面部１０ａにおける各エンドプレート８と対向する表面には、コンタクトプレート２０が溶接等により固定されている。コンタクトプレート２０は、電池４の上面と底面が並ぶ方向Ｚに長い部材であり、エンドプレート８と対向する面に溝部２０ａを有する。溝部２０ａの底面には、コンタクトプレート２０における平面部１０ａに接する面まで至る貫通孔２０ｂが設けられている。本実施の形態では、３つの貫通孔２０ｂが方向Ｚに所定の間隔をあけて、溝部２０ａ内に配置されている。
　平面部１０ａには、コンタクトプレート２０の貫通孔２０ｂに対応する位置に、貫通孔１１が設けられている。また、エンドプレート８は、平面部１０ａと対向する面に、方向Ｚに長い凸部８ａを有する。凸部８ａの形状は、溝部２０ａの形状に対応する。凸部８ａには、コンタクトプレート２０の貫通孔２０ｂに対応する位置に、締結孔８ｂが設けられている。
　凸部８ａが溝部２０ａに嵌め込まれることで、拘束部材１０とエンドプレート８とが連結される。凸部８ａが溝部２０ａに嵌め込まれた状態で、拘束部材１０の貫通孔１１、コンタクトプレート２０の貫通孔２０ｂおよびエンドプレート８の締結孔８ｂが重なり合う。ここに、ねじ等の締結部材２２が挿通されることで、エンドプレート８と拘束部材１０とが固定される。
　電池４の膨張によって積層方向Ｘにおける電池積層体２の寸法が大きくなると、凸部８ａには剪断方向の力がかかる。また、拘束部材１０には、両端が引っ張られる方向の力がかかる。これにより、電池積層体２の寸法の増大、ひいては電池４の膨張を押さえ込むことができる。一般に金属は、曲げ強さよりも引っ張り強さのほうが強い。
　積層方向Ｘにおける拘束部材１０の両端部には、固定部２４が配置される。電池積層体２は、固定部２４によって電池パックの筐体や車体などの固定対象に固定される。固定部２４は、図示しない締結部材が挿通される貫通孔２４ａを有する。固定対象は図示しない締結孔を有し、この締結孔と貫通孔２４ａとが重ね合わされ、ここに締結部材が挿通されることで、電池積層体２が固定対象に固定される。なお、固定部２４は、溶接等の他の方法によって固定対象に固定されてもよい。
　続いて、上述の電池積層体２を備える電池モジュール１について、詳細に説明する。図２は、電池モジュールの斜視図である。図３は、電池モジュールの平面図である。図４は、バスバープレートの一部を拡大して示す斜視図である。
　電池モジュール１は、電池積層体２と、バスバープレート２６と、複数のバスバー２８と、排気ダクト３０と、絶縁壁３２と、複数の金属製フィルタ３４と、を備える。本実施の形態では、バスバープレート２６、排気ダクト３０および絶縁壁３２は、一体成形されている。
　電池積層体２の上面には、バスバープレート２６が積層される。バスバープレート２６の上方には、さらに図示しないトップカバーが積層される。したがって、バスバープレート２６は、電池積層体２とトップカバーとの間に介在する。バスバープレート２６は、例えば絶縁性を有する樹脂で構成される板状の部材である。バスバープレート２６は、各電池４の弁部１８に対応する位置に、開口部２６ａを有する。また、バスバープレート２６は、各電池４の出力端子１６に対応する位置に、図示しない開口部を有する。これにより、電池積層体２の上面がバスバープレート２６で覆われた状態で、出力端子１６および弁部１８が露出する。
　複数のバスバー２８は、バスバープレート２６に搭載される。各バスバー２８は、本体部３８と、複数の接続部４０と、を有する。本体部３８は、電池４の積層方向Ｘに延びる帯状の部分である。複数の接続部４０は、各電池４の出力端子１６に固定される部分である。各接続部４０は、本体部３８の延びる方向に所定の間隔をあけて配置され、本体部３８から積層方向Ｘと交わる方向Ｙに突出している。したがって、各バスバー２８は櫛歯状である。本実施の形態のバスバー２８は、本体部３８が出力端子１６よりも方向Ｙにおける電池４の外側に位置し、接続部４０が電池４の中心側に向かって突出するように配置される。
　バスバー２８は、銅やアルミニウム等の金属で構成される。バスバー２８は、複数の電池４を少なくとも２つの電池４で構成される複数の電池ユニット３６に組み分ける。そして、各電池ユニット３６において電池４の出力端子１６どうしを並列接続する。また、電池ユニット３６どうしを直列接続する。本実施の形態では、４つの電池４の同極の出力端子１６どうしが隣り合うように積層されて、第１電池ユニット３６ａ、第２電池ユニット３６ｂおよび第３電池ユニット３６ｃが形成されている。第１電池ユニット３６ａ、第２電池ユニット３６ｂおよび第３電池ユニット３６ｃは、電池４の積層方向Ｘにおいて、この順に並んでいる。
　また、第１電池ユニット３６ａは、各電池４の正極端子１６ａが方向Ｙにおける電池モジュール１の第１端１ａ側に配置され、各電池４の負極端子１６ｂが方向Ｙにおける電池モジュール１の第２端１ｂ側に配置される。第２電池ユニット３６ｂは、各電池４の負極端子１６ｂが電池モジュール１の第１端１ａ側に配置され、各電池４の正極端子１６ａが電池モジュール１の第２端１ｂ側に配置される。第３電池ユニット３６ｃは、各電池４の正極端子１６ａが電池モジュール１の第１端１ａ側に配置され、各電池４の負極端子１６ｂが電池モジュール１の第２端１ｂ側に配置される。
　また、バスバー２８は、第１端側長バスバー２８ａ、第１端側短バスバー２８ｂ、第２端側長バスバー２８ｃおよび第２端側短バスバー２８ｄを含む。第１端側長バスバー２８ａおよび第１端側短バスバー２８ｂは、電池モジュール１の第１端１ａ側に配置される。第２端側長バスバー２８ｃおよび第２端側短バスバー２８ｄは、電池モジュール１の第２端１ｂ側に配置される。
　第１端側長バスバー２８ａは、第１電池ユニット３６ａの各電池４の正極端子１６ａと、第２電池ユニット３６ｂの各電池４の負極端子１６ｂとに固定される。これにより、第１電池ユニット３６ａの各電池４の正極端子１６ａどうしが並列接続され、第２電池ユニット３６ｂの各電池４の負極端子１６ｂどうしが並列接続される。さらに、第１電池ユニット３６ａの４つの正極端子１６ａと第２電池ユニット３６ｂの４つの負極端子１６ｂとが直列接続される。第１電池ユニット３６ａの４つの正極端子１６ａと第２電池ユニット３６ｂの４つの負極端子１６ｂとは、第１端側長バスバー２８ａが固定される第１端側大端子群４２ａを構成する。
　第３電池ユニット３６ｃの各電池４の正極端子１６ａは、第１端側短バスバー２８ｂによって並列接続される。第１端側短バスバー２８ｂは、電池４の積層方向Ｘにおいて電池モジュール１の外側を向く端部に、外部接続端子４４を有する。外部接続端子４４は、電池モジュール１の外部に引き回される配線を介して外部負荷に接続される。第３電池ユニット３６ｃの４つの正極端子１６ａは、第１端側短バスバー２８ｂが固定され、第１端側大端子群４２ａに隣接する第１端側小端子群４２ｂを構成する。
　第２端側長バスバー２８ｃは、第２電池ユニット３６ｂの各電池４の正極端子１６ａと、第３電池ユニット３６ｃの各電池４の負極端子１６ｂとに固定される。これにより、第２電池ユニット３６ｂの各電池４の正極端子１６ａどうしが並列接続され、第３電池ユニット３６ｃの各電池４の負極端子１６ｂどうしが並列接続される。さらに、第２電池ユニット３６ｂの４つの正極端子１６ａと第３電池ユニット３６ｃの４つの負極端子１６ｂとが直列接続される。第２電池ユニット３６ｂの４つの正極端子１６ａと第３電池ユニット３６ｃの４つの負極端子１６ｂとは、第２端側長バスバー２８ｃが固定される第２端側大端子群４２ｃを構成する。
　第１電池ユニット３６ａの各電池４の負極端子１６ｂは、第２端側短バスバー２８ｄによって並列接続される。第２端側短バスバー２８ｄは、電池４の積層方向Ｘにおいて電池モジュール１の外側を向く端部に、外部接続端子４４を有する。外部接続端子４４は、電池モジュール１の外部に引き回される配線を介して外部負荷に接続される。第１電池ユニット３６ａの４つの負極端子１６ｂは、第２端側短バスバー２８ｄが固定され、第２端側大端子群４２ｃに隣接する第２端側小端子群４２ｄを構成する。
　排気ダクト３０は、電池４の積層方向Ｘに延びて、複数の電池４の各弁部１８に接続される。排気ダクト３０は、方向Ｚにおいて各弁部１８と重なるように配置される。したがって、排気ダクト３０は、方向Ｙにおいて各電池４の正極端子１６ａと負極端子１６ｂとの間に配置される。言い換えれば、排気ダクト３０は方向Ｙにおいて、電池モジュール１の第１端１ａ側に配置されるバスバー２８と、電池モジュール１の第２端１ｂ側に配置されるバスバー２８との間に配置される。
　排気ダクト３０は、バスバープレート２６の開口部２６ａを囲うように配置される。具体的には、排気ダクト３０は、方向Ｚにおいて開口部２６ａと重なる上壁３０ａと、方向Ｙにおいて開口部２６ａの両側に配置される一対の側壁３０ｂと、を有する。一対の側壁３０ｂは、バスバープレート２６の上面から方向Ｚに突出する。上壁３０ａは、電池積層体２の上面と平行に延びて、一対の側壁３０ｂの上端をつなぐ。これにより、各弁部１８の上方には、電池４の積層方向Ｘに延びるガス流路が形成される。
　排気ダクト３０は、上壁３０ａの内面側に図示しない金属プレートを有する。金属プレートによって上壁３０ａの強度と耐熱性とが高められている。弁部１８から噴出したガスは、最初に上壁３０ａに当たり、その後に排気ダクト３０内に拡散していく。排気ダクト３０は、電池４の積層方向Ｘにおける両端に開口部３０ｃを有する。開口部３０ｃは、電池モジュール１の外部に接続される。また、排気ダクト３０は、バスバー２８側を向く壁面に排気ダクト３０の内外をつなぐ貫通孔４６を有する。排気ダクト３０内のガスは、少なくとも一部が貫通孔４６から排気ダクト３０外に漏出する。排気ダクト３０外に漏出したガスは、電池積層体２とトップカバーとの間の空間に滞留する。
　絶縁壁３２は、バスバー２８に隣接するように配置される。絶縁壁３２は、バスバープレート２６の上面から方向Ｚに突出するとともに積層方向Ｘに延びて、複数の出力端子１６および複数の接続部４０の列を囲う。これにより、出力端子１６および接続部４０の、周囲に対する絶縁性を高めることができる。絶縁壁３２の少なくとも一部は、方向Ｙにおいて弁部１８とバスバー２８との間、言い換えれば排気ダクト３０とバスバー２８との間に介在する。
　金属製フィルタ３４は、金属製メッシュや、パンチングメタル、エキスパンドメタル等の多孔質金属板等で構成される。金属製フィルタ３４は、弁部１８と出力端子１６とが並ぶ第１方向、つまり積層方向Ｘと交わる方向において、弁部１８と出力端子１６との間に配置される。また、金属製フィルタ３４は、電池４の積層方向Ｘにおいて、バスバー２８のうち任意の第１バスバーが固定される第１端子群に属する電池４の延在範囲内に配置される。第１端子群とは、同じバスバー（第１バスバー）に連結された出力端子１６の集合である。また、第１端子群に属する電池４とは、自身の出力端子１６が第１端子群に含まれる電池４を意味する。
　また、金属製フィルタ３４は、弁部１８から第１バスバーまでのガスの流通経路上に配置される。本実施の形態では、弁部１８から、排気ダクト３０の貫通孔４６を経て、バスバー２８に至るガスの流通経路Ｇがバスバープレート２６上に形成されている。金属製フィルタ３４は、この流通経路Ｇと交わるように配置される。また、金属製フィルタ３４は、第１方向において貫通孔４６と第１バスバーとで挟まれる領域に配置される。したがって、金属製フィルタ３４は、電池４の積層方向Ｘから見て排気ダクト３０から離間し、且つ方向Ｙから見て貫通孔４６と重なるように配置される。
　さらに、金属製フィルタ３４は、絶縁壁３２に固定される。具体的には、絶縁壁３２は、方向Ｙにおいて排気ダクト３０とバスバー２８との間に介在する領域に、切り欠き３２ａを有する。金属製フィルタ３４は、この切り欠き３２ａに嵌め込まれている。
　また、電池モジュール１は、第１バスバーが固定される第１端子群と、第１バスバーとは異なる第２バスバーが固定され、第１端子群に隣接する第２端子群と、を含む。そして、金属製フィルタ３４は、電池４の積層方向Ｘにおいて、第１端子群に属する電池４のうち第２端子群に最も近い電池４の延在範囲から外れるように配置される。つまり、金属製フィルタ３４は、第１方向から見て、第２端子群に最も近い電池４と重ならないように配置される。
　本実施の形態では、第１端側長バスバー２８ａが第１バスバーに相当し、第１端側大端子群４２ａが第１端子群に相当し、方向Ｙが第１方向に相当する。つまり、一部の金属製フィルタ３４は、弁部１８と出力端子１６とが並ぶ方向Ｙにおいて、電池モジュール１の第１端１ａ側に位置する出力端子１６と弁部１８との間に配置される。また、この金属製フィルタ３４は、電池４の積層方向Ｘにおいて、第１端側長バスバー２８ａが固定される第１端側大端子群４２ａに属する電池４の延在範囲内に配置される。つまり、金属製フィルタ３４は、弁部１８よりも第１端１ａ側の領域において、方向Ｙについては弁部１８と出力端子１６との間に配置され、積層方向Ｘについては第１電池ユニット３６ａおよび第２電池ユニット３６ｂの延在範囲内に配置される。
　また、本実施の形態では、第１端側短バスバー２８ｂが第２バスバーに相当し、第１端側小端子群４２ｂが第２端子群に相当する。つまり、金属製フィルタ３４は、電池４の積層方向Ｘにおいて、第１端側大端子群４２ａに属する電池４のうち第１端側小端子群４２ｂに最も近い電池４、具体的には、第２電池ユニット３６ｂの電池４のうち第３電池ユニット３６ｃに最も近い電池４の延在範囲から外れるように配置される。さらに、本実施の形態の金属製フィルタ３４は、第２電池ユニット３６ｂの電池４のうち第３電池ユニット３６ｃに近い側の２つの電池４の延在範囲から外れている。
　あるいは、本実施の形態では、第２端側長バスバー２８ｃが第１バスバーに相当し、第２端側大端子群４２ｃが第１端子群に相当し、方向Ｙが第１方向に相当する。つまり、一部の金属製フィルタ３４は、弁部１８と出力端子１６とが並ぶ方向Ｙにおいて、電池モジュール１の第２端１ｂ側に位置する出力端子１６と弁部１８との間に配置される。また、この金属製フィルタ３４は、電池４の積層方向Ｘにおいて、第２端側長バスバー２８ｃが固定される第２端側大端子群４２ｃに属する電池４の延在範囲内に配置される。つまり、金属製フィルタ３４は、弁部１８よりも第２端１ｂ側の領域において、方向Ｙについては弁部１８と出力端子１６との間に配置され、積層方向Ｘについては第２電池ユニット３６ｂおよび第３電池ユニット３６ｃの延在範囲内に配置される。
　また、本実施の形態では、第２端側短バスバー２８ｄが第２バスバーに相当し、第２端側小端子群４２ｄが第２端子群に相当する。つまり、金属製フィルタ３４は、電池４の積層方向Ｘにおいて、第２端側大端子群４２ｃに属する電池４のうち第２端側小端子群４２ｄに最も近い電池４、具体的には、第２電池ユニット３６ｂの電池４のうち第１電池ユニット３６ａに最も近い電池４の延在範囲から外れるように配置される。さらに、本実施の形態の金属製フィルタ３４は、第２電池ユニット３６ｂの電池４のうち第１電池ユニット３６ａに近い側の２つの電池４の延在範囲から外れている。
　すなわち、電池モジュール１は、積層方向Ｘに並ぶ複数の弁部１８の列と、電池モジュール１の第１端１ａ側で積層方向Ｘに並ぶ複数の出力端子１６の第１列と、電池モジュール１の第２端１ｂ側で積層方向Ｘに並ぶ複数の出力端子１６の第２列と、を有する。一部の金属製フィルタ３４は、弁部１８の列と、出力端子１６の第１列との間に配置される。したがって、この金属製フィルタ３４は、方向Ｙについて弁部１８に対して第１端１ａ側にずれている。そして、この金属製フィルタ３４は、金属製フィルタ３４がずれた側と同じ側に配置される１つのバスバーで連結される電池群の並ぶ範囲内に配置される。あるいは、金属製フィルタ３４は、金属製フィルタ３４がずれた側と同じ側に配置される１つのバスバーの延びる範囲に収まるように配置される。
　また、他の一部の金属製フィルタ３４は、弁部１８の列と、出力端子１６の第２列との間に配置される。したがって、この金属製フィルタ３４は、方向Ｙについて弁部１８に対して第２端１ｂ側にずれている。そして、この金属製フィルタ３４は、金属製フィルタ３４がずれた側と同じ側に配置される１つのバスバーで連結される電池群の並ぶ範囲内に配置される。あるいは、金属製フィルタ３４は、金属製フィルタ３４がずれた側と同じ側に配置される１つのバスバーの延びる範囲に収まるように配置される。
　以上説明したように、本実施の形態に係る電池モジュール１は、積層された複数の電池４を有する電池積層体２と、複数のバスバー２８と、金属製フィルタ３４と、を備える。各電池４は、内部で発生するガスを放出する弁部１８、および出力端子１６を有する。バスバー２８は、複数の電池４の出力端子１６どうしを電気的に接続する。具体的には、バスバー２８は、複数の電池４を少なくとも２つの電池４で構成される複数の電池ユニット３６に組み分けて、各電池ユニット３６において電池４の出力端子１６どうしを並列接続し、電池ユニット３６どうしを直列接続する。金属製フィルタ３４は、弁部１８と出力端子１６とが並ぶ第１方向において、弁部１８と出力端子１６との間に配置され、且つ電池４の積層方向Ｘにおいて、バスバー２８のうち任意の第１バスバーが固定される第１端子群に属する電池４の延在範囲内に配置される。
　電池積層体２上に金属製フィルタ３４を設けることで、弁部１８から噴出したガスに含まれる微粒子を金属製フィルタ３４で捕捉することができる。これにより、電池４の高容量化にともなって電池モジュール外で発火に至るおそれや発火の規模が増加してしまうことを抑制することができる。よって、電池モジュール１の安全性を高めることができる。また、メッシュを金属製とすることで、高温のガスでメッシュが溶けて目詰まりしてしまうことを抑制することができる。これにより、メッシュを設けることでガスの流通が阻害されることを抑制することができる。また、金属製フィルタ３４を弁部１８と出力端子１６との間に配置することで、金属製フィルタ３４の設置にともなう電池モジュール１の大型化を回避することができる。
　一方で、弁部１８と出力端子１６との間に金属製フィルタ３４を配置すると、噴出したガスの圧力で金属製フィルタ３４が出力端子１６側に吹き飛ばされるおそれがある。この場合、吹き飛ばされた金属製フィルタ３４が、隣り合う２つのバスバー２８にまたがって、これらに接触するおそれがある。もしくは、金属製フィルタ３４は、別々のバスバー２８が固定される２つの出力端子１６にまたがって、これらに接触するおそれがある。金属製フィルタ３４がこれら２つのバスバー２８、もしくはこれら２つの出力端子１６に接触すると、本来であれば直に連結されない出力端子１６間が短絡してしまう。この短絡を防ぐ方法としては、金属メッシュの表面に絶縁樹脂を被覆することが考えられる。しかしながら、この方法ではコストの増加をともない、また被覆した樹脂がガスの熱で溶けるおそれもある。
　これに対し、本実施の形態では、第１バスバーが固定される第１端子群に属する電池４が並ぶ範囲内に金属製フィルタ３４が配置される。つまり、金属製フィルタ３４は、同じバスバーで固定される出力端子１６が並ぶ範囲内に配置される。このため、仮に金属製フィルタ３４が出力端子１６側に吹き飛ばされたとしても、金属製フィルタ３４は第１バスバーのみに接触する。もしくは、金属製フィルタ３４は、第１バスバーで直列接続もしくは並列接続された同電位の出力端子１６のみに接触する。したがって、金属製フィルタ３４によって上述した出力端子１６間の短絡が生じることを抑制することができる。よって、本実施の形態によれば、電池モジュール１の信頼性を保ちながら、安全性を高めることができる。また、金属製フィルタ３４とバスバー２８との絶縁距離を考慮する必要がないため、金属製フィルタ３４の配置自由度を高めることができる。
　また、電池モジュール１は、電池４の積層方向Ｘに延びて、複数の電池４の各弁部１８に接続される排気ダクト３０をさらに備える。排気ダクト３０は、第１バスバー側を向く壁面に、排気ダクト３０の内外をつなぐ貫通孔４６を有する。したがって、電池モジュール１には、弁部１８から、排気ダクト３０の貫通孔４６を経て、第１バスバーに至るガスの流通経路Ｇが形成される。そして、金属製フィルタ３４は、この流通経路Ｇ上に配置される。これにより、電池４から排出されるガス中に含まれる微粒子を、より効率よく捕捉することができる。また、電池４から排出されたガスを貫通孔４６から漏出させることで、ガスの流れを複数に分岐させることができ、またガスをバスバー２８等に接触させることができる。これにより、電池モジュール１外に排出される際のガスの温度を下げることができる。
　また、金属製フィルタ３４は、弁部１８と出力端子１６とが並ぶ第１方向において、貫通孔４６と第１バスバーとで挟まれる領域に配置される。つまり、金属製フィルタ３４は、弁部１８や排気ダクト３０から離間している。これにより、電池４から噴出するガスの圧力で金属製フィルタ３４が吹き飛ばされるおそれを低減することができる。また、金属製フィルタ３４が排気ダクト３０の一部を構成する場合、排気ダクト３０の開口率が増えて排気ダクト３０から漏出するガスの量が過剰になり得るが、本実施の形態によればこのような過剰量のガス漏出を抑えることができる。さらに、弁部１８の直上に金属製フィルタ３４を配置する構造では金属製フィルタ３４と排気ダクト３０との積層構造によって電池モジュール１が大型化し得るが、本実施の形態によればこのような大型化を回避することができる。
　また、電池モジュール１は、第１バスバーに接続される第１端子群と、第１バスバーとは異なる第２バスバーに接続され、第１端子群に隣接する第２端子群と、を含む。そして、金属製フィルタ３４は、電池４の積層方向Ｘにおいて、第１端子群に属する電池４のうち第２端子群に最も近い電池４の延在範囲から外れるように配置される。これにより、金属製フィルタ３４によって上述した出力端子１６間の短絡が生じることをより確実に抑制することができる。よって、電池モジュール１の信頼性をより高めることができる。
　また、電池モジュール１は、バスバー２８に隣接する絶縁壁３２を備え、金属製フィルタ３４は、絶縁壁３２に固定される。これにより、金属製フィルタ３４の支持構造を別途設ける必要がないため、電池モジュール１の構造の複雑化を抑制することができる。
　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。以上の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。
　金属製フィルタ３４は、第１端側短バスバー２８ｂに接続される第１端側小端子群４２ｂに属する電池４の延在範囲内や、第２端側短バスバー２８ｄに接続される第２端側小端子群４２ｄに属する電池４の延在範囲内に配置されてもよい。電池４の形状は特に限定されず、円筒状等であってもよい。電池積層体２が備える電池４の数、電池ユニット３６を構成する電池４の数、電池ユニット３６の数、金属製フィルタ３４の数などは、特に限定されない。セパレータ６の形状やエンドプレート８と拘束部材１０との締結構造などを含む、電池積層体２の各部の構造は、特に限定されない。
　１　電池モジュール、　２　電池積層体、　４　電池、　１６　出力端子、　１８　弁部、　２８　バスバー、　３０　排気ダクト、　３２　絶縁壁、　３４　金属製フィルタ、　３６　電池ユニット、　４６　貫通孔。

Claims (5)

  1. 　積層された複数の電池を有する電池積層体であって、各電池が内部で発生するガスを放出する弁部、および出力端子を有する電池積層体と、
    　複数の前記電池の前記出力端子どうしを電気的に接続するバスバーであって、複数の前記電池を少なくとも２つの前記電池で構成される複数の電池ユニットに組み分けて、各電池ユニットにおいて前記電池の前記出力端子どうしを並列接続し、前記電池ユニットどうしを直列接続する複数のバスバーと、
    　前記弁部と前記出力端子とが並ぶ第１方向において、前記弁部と前記出力端子との間に配置され、且つ前記電池の積層方向において、前記バスバーのうち任意の第１バスバーが固定される第１端子群に属する電池の延在範囲内に配置される金属製フィルタと、を備えることを特徴とする電池モジュール。
  2. 　前記電池の積層方向に延びて、複数の前記電池の各弁部に接続される排気ダクトをさらに備え、
    　前記排気ダクトは、前記第１バスバー側を向く壁面に排気ダクトの内外をつなぐ貫通孔を有し、
    　前記金属製フィルタは、前記弁部から前記第１バスバーまでの前記ガスの流通経路上に配置される請求項１に記載の電池モジュール。
  3. 　前記金属製フィルタは、前記第１方向において前記貫通孔と前記第１バスバーとで挟まれる領域に配置される請求項２に記載の電池モジュール。
  4. 　前記第１バスバーとは異なる第２バスバーが固定され、前記第１端子群に隣接する第２端子群と、を含み、
    　前記金属製フィルタは、前記積層方向において、前記第１端子群に属する電池のうち前記第２端子群に最も近い電池の延在範囲から外れるように配置される請求項１乃至３のいずれか１項に記載の電池モジュール。
  5. 　前記バスバーに隣接する絶縁壁をさらに備え、
    　前記金属製フィルタは、前記絶縁壁に固定される請求項１乃至４のいずれか１項に記載の電池モジュール。
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