-
Die Erfindung bezieht sich auf ein Batteriemodul und auf ein Batteriepaket.
-
Beschreibung des Stands der Technik
-
Es gibt eine Technologie, die eine Vielzahl von flachen Plattenbatterien miteinander elektrisch verbindet, um ein Modul für ein Batteriemodul auszubilden, und die ein Batteriepaket durch Aufnehmen einer Vielzahl von Batteriemodulen in einem Gehäuse ausbildet (siehe zum Beispiel
JP 2013 - 077 500 A ,
JP 2010 - 287 516 A ,
WO 2012/057323 A1 ). Für ein derartiges Batteriepaket wurde eine Verbindung der Batteriemodule miteinander durch eine Sammelschiene, die außerhalb des Batteriemoduls vorgesehen ist, berücksichtigt (siehe zum Beispiel
JP 2013 - 077 500 A ).
-
In dem Batteriepaket, das in
JP 2013 - 077 500 A beschrieben ist, sind Anschlüsse von benachbarten Batteriemodulen miteinander durch eine Sammelschiene verbunden, die sich oberhalb des Batteriemoduls erstreckt. In einem Fall, in dem ein derartiges Batteriepaket zum Antreiben eines Motors eines Automobils zum Beispiel verwendet wird, ist es erforderlich, dass die Sammelschiene ausreichend dick ist, da eine große Strommenge bei einer Schnellladung oder dergleichen durch die Sammelschiene fließt. Eine dicke Sammelschiene, die aus diesem Grund an der Außenseite des Batteriemoduls installiert ist, verursacht eine Verringerung der Volumenenergiedichte des Batteriepakets.
-
DE 10 2010 012 999 A1 zeigt ein Batteriemodul, das in einem Batteriepaket angeordnet ist, wobei das Batteriemodul Folgendes aufweist: eine Vielzahl von flachen Plattenbatterien, die gestapelt sind; und ein Verbindungsbauteil mit einem Verbindungsbauteilhauptkörper, der eine Plattenform hat und parallel zu den flachen Plattenbatterien in einer Stapelrichtung der flachen Plattenbatterien angeordnet ist, wobei das Verbindungsbauteil Anschlüsse hat, und wobei ein erster Anschluss der Anschlüsse mit einem Anschluss der flachen Plattenbatterien verbunden ist.
-
-
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
-
Es ist die Aufgabe der Erfindung, ein Batteriemodul und ein Batteriepaket bereitzustellen, die eine Verringerung der Volumenenergiedichte verhindern, die durch Vorsehen eines Verbindungsbauteils zwischen den Batteriemodulen an der Außenseite des Batteriemoduls verursacht wird.
-
Die Aufgabe der Erfindung wird durch ein Batteriemodul und ein Batteriepaket mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche gelöst.
-
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen definiert.
-
Bevorzugt können in dem Batteriemodul die zwei Anschlüsse des Verbindungsbauteils an zwei entgegengesetzten Seiten vorgesehen sein, an denen die Isolierungsbauteile des Verbindungsbauteilhauptkörpers nicht vorgesehen sind.
-
Bevorzugt können in dem Batteriemodul die flachen Plattenbatterien jeweils gestaltet sein, um einen positiven Elektrodenanschluss und einen negativen Elektrodenanschluss an derselben Seitenfläche zu haben, und kann der erste Anschluss des Verbindungsbauteils an derselben Seite wie eine Seitenflächenseite, an der die Anschlüsse der flachen Plattenbatterien vorgesehen sind, in Bezug auf das Batteriemodul angeordnet sein.
-
Bevorzugt kann das Verbindungsbauteil eine flache Plattenbatterie sein.
-
Bevorzugt kann das Verbindungsbauteil aus einem leitfähigen Material ausgebildet sein.
-
Bevorzugt kann der Verbindungsbauteilhauptkörper in einer flachen Plattenform ausgebildet sein.
-
Das Batteriemodul kann bevorzugt des Weiteren Außenfixierungsbauteile (Au-ßenbefestigungsbauteile) aufweisen, die an beiden Seiten eines Stapels angeordnet sind, der aus den flachen Plattenbatterien in der Stapelrichtung der flachen Platten ausgebildet ist, und an einem Gehäuse des Batteriepakets fixiert (befestigt) sind. Das Verbindungsbauteil kann zwischen den Außenfixierungsbauteilen angeordnet sein.
-
In dem Batteriemodul kann das Verbindungsbauteil bevorzugt zwischen den Außenfixierungsbauteilen derart angeordnet sein, dass zumindest eine der flachen Plattenbatterien zwischen dem Verbindungsbauteil und jedem der Außenfixierungsbauteile angeordnet ist.
-
In dem Batteriemodul können die flachen Plattenbatterien Festkörperzustandsbatterien sein. Die Außenfixierungsbauteile können gestaltet sein, um eine Last auf die flachen Plattenbatterien in der Stapelrichtung der flachen Plattenbatterien aufzubringen. Der Verbindungsbauteilhauptkörper kann in einer flachen Plattenform ausgebildet sein, und der Verbindungsbauteilhauptkörper kann gestaltet sein, um einen gesamten Lastträgerabschnitt der flachen Plattenbatterien, auf den die Last von den Außenfixierungsbauteilen aufgebracht wird, aus Sicht in der Stapelrichtung der flachen Plattenbatterien abzudecken.
-
Ein Batteriepaket weist eine Vielzahl der Batteriemodule gemäß der Erfindung auf. Batteriemodule, die benachbart zueinander sind, sind derart angeordnet, dass ein Anschluss des Verbindungsbauteils von einem der benachbarten Batteriemodule zu einem der Anschlüsse der flachen Plattenbatterien eines anderen Batteriemoduls zugewandt ist und die Anschlüsse miteinander verbunden sind.
-
Erfindungsgemäß kann eine Verringerung der Volumenenergiedichte, die durch Vorsehen des Verbindungsbauteils zwischen den Batteriemodulen an der Außenseite des Batteriemoduls verursacht wird, verhindert werden.
-
Figurenliste
-
Merkmale, Vorteile und technische und gewerbliche Besonderheiten der bespielhaften Ausführungsbeispiele der Erfindung sind nachstehend mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, in denen gleiche Bezugszeichen gleiche Elemente bezeichnen und in denen Folgendes gezeigt ist:
- 1 ist eine Perspektivansicht, die ein Batteriepaketgehäuse schematisch zeigt;
- 2 ist eine Draufsicht, die das Batteriepaket schematisch zeigt;
- 3 ist eine Explosionsperspektivansicht, die einen Teil eines Batteriemoduls schematisch zeigt;
- 4 ist eine schematische Schnittansicht eines Batterieelements;
- 5 ist eine Perspektivansicht, die ein Verbindungsbauteil schematisch zeigt;
- 6 ist eine Seitenansicht, die das Verbindungsbauteil schematisch zeigt;
- 7 ist eine Explosionsperspektivansicht, die einen Teil eines Batteriemoduls gemäß einem Modifikationsbeispiel eines ersten Ausführungsbeispiels schematisch zeigt; und
- 8 ist eine Explosionsperspektivansicht, die einen Teil eines Batteriemoduls gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel schematisch zeigt.
-
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
-
Nachstehend sind die Ausführungsbeispiele der Erfindung in Bezug auf die Zeichnungen ausführlich beschrieben. In der nachstehenden Beschreibung bezeichnen die gleichen Bezugszeichen dieselben bzw. ähnlichen Komponenten.
-
Erstes Ausführungsbeispiel
-
Komponenten des Batteriepakets
-
1 ist eine Perspektivansicht, die ein Batteriepaket 1 schematisch zeigt. Das Batteriepaket 1 ist unterhalb eines Bodenpaneels einer Fahrzeugkabine, wie zum Beispiel einem Elektrofahrzeug (EV) oder einem Hybridfahrzeug (HV), angeordnet. Das Batteriepaket 1 weist ein Batteriepaketgehäuse 2, das ein Batteriemodul 10 und eine elektronische Vorrichtung 9 aufnimmt, die nachstehend beschrieben sind und eine Batteriepaketabdeckung 3 auf, die eine Öffnung des Batteriepaketgehäuses 2 schließt. Zwei Öffnungen sind an der Batteriepaketabdeckung 3 ausgebildet, und Batterieanschlüsse 4, 5 zum Laden und Entladen einer Sekundärbatterie in dem Batteriepaket 1 erstrecken sich zu der Außenseite des Batteriepakets 1 durch die zwei Öffnungen. Die Batterieanschlüsse 4, 5 erstrecken sich von der Innenseite zu der Außenseite des Batteriepakets 1, indem sie durch die Batteriepaketabdeckung 3 in dem dargestellten ersten Ausführungsbeispiel hindurchtreten, andererseits können sich die Batterieanschlüsse 4, 5 auch von der Innenseite zu der Außenseite des Batteriepakets 1 durch das Batteriepaketgehäuse 2 erstrecken. Die Batterieanschlüsse 4, 5 können ferner direkt an dem Batteriepaketgehäuse 2 oder der Batteriepaketabdeckung 3 angebracht sein.
-
2 ist eine Draufsicht, die das Batteriepaket 1 schematisch zeigt, wobei die Batteriepaketabdeckung 3 entfernt ist. In der nachstehenden Beschreibung wird zum leichteren Verständnis die linke Seite von 1 als Vorne, die rechte Seite als Hinten, die obere Seite als Rechts und die untere Seite als Links beschrieben. Die Beschreibung definiert jedoch keine Richtung, in der das Batteriepaket 1 an dem Fahrzeug eingebaut ist, und das Batteriepaket 1 kann somit in einer beliebigen Ausrichtung in Bezug auf das Fahrzeug angeordnet sein.
-
Wie in 2 gezeigt ist, sind in dem Batteriepaketgehäuse 2 die elektronische Vorrichtung 9 und eine Vielzahl von Batteriemodulen 10 angeordnet. In dem Beispiel, das in 2 gezeigt ist, ist die elektronische Vorrichtung 9 in einer Region vor dem Batteriepaketgehäuse 2 angeordnet, und es sind alle Batteriemodule 10 hinter der elektronischen Vorrichtung 9 angeordnet. Die elektronische Vorrichtung 9 kann an einer beliebigen Position, wie zum Beispiel zwischen den Batteriemodulen 10, vorgesehen sein.
-
Die elektronische Vorrichtung 9 weist eine Vorrichtung auf, die dem Zustand des Batteriemoduls 10 oder der flachen Plattenbatterien 21 erfasst, die das Batteriemodul 10 in dem Batteriepaket 1 bilden, oder die das Batteriemodul 10 oder die flachen Plattenbatterien 21, die das Batteriemodul 10 in dem Batteriepaket 1 bilden, steuert. Somit ist die elektronische Vorrichtung 9 mit jedem der Batteriemodule 10 durch zum Beispiel einen Kabelbaum verbunden und erfasst die Spannung zwischen zwei Anschlüssen zwischen den Batteriemodulen 10 oder dergleichen.
-
Gestaltung des Batteriemoduls
-
Wie in 2 gezeigt ist, weist das Batteriemodul 10 eine Vielzahl von gestapelten flachen Plattenbatterien 21, Außenfixierungsbauteile (Außenbefestigungsbauteile) 22, die an beiden Seiten eines Stapels angeordnet sind, der aus den flachen Plattenbatterien 21 in einer Stapelrichtung der flachen Plattenbatterien 21 ausgebildet ist, und ein plattenförmiges Verbindungsbauteil 23 auf, das parallel zu den flachen Plattenbatterien in der Stapelrichtung der flachen Plattenbatterien 21 angeordnet ist.
-
3 ist eine Explosionsperspektivansicht, die einen Teil des Batteriemoduls schematisch zeigt. In 3 sind die flachen Plattenbatterien 21, das Außenfixierungsbauteil 22 und das Verbindungsbauteil 23 getrennt voneinander gezeigt; jedoch sind Flächen der flachen Plattenbatterien 21 und des Verbindungsbauteils 23 tatsächlich miteinander über ein Isolierungsbauteil 25, das nachstehend beschrieben ist, in Kontakt, und es sind Flächen des Verbindungsbauteils 23 und des Außenfixierungsbauteils 22 miteinander über das Isolierungsbauteil 35 in Kontakt.
-
Jede der flachen Plattenbatterien 21 hat einen positiven Elektrodenanschluss 21a und einen negativen Elektrodenanschluss 21b. In dem ersten Ausführungsbeispiel ist jede der flachen Plattenbatterien 21 gebildet, um den positiven Elektrodenanschluss 21a und den negativen Elektrodenanschluss 21b an derselben Seitenfläche zu haben. Insbesondere ist in dem ersten Ausführungsbeispiel, wie in 2 gezeigt ist, jede der flachen Plattenbatterien 21 gestaltet, um sowohl den positiven Elektrodenanschluss 21a als auch den negativen Elektrodenanschluss 21b an einer hinteren Flächenseite eines Hauptkörpers von jeder der flachen Plattenbatterien 21 angeordnet zu haben. Jede der flachen Plattenbatterien 21 kann jedoch an einer Seitenfläche angeordnet sein, die zu einer beliebigen Richtung in dem Batteriegehäuse 2 zugewandt ist, solange der positive Elektrodenanschluss 21a und der negative Elektrodenanschluss 21b an derselben Seitenfläche angeordnet sind.
-
Der positive Elektrodenanschluss 21a und der negative Elektrodenanschluss 21b sind, obwohl sie nicht insbesondere darauf beschränkt sind, bevorzugt in einer waagerechten Richtung von dem Hauptkörper der flachen Plattenbatterie 21 angeordnet, als dass sie in der senkrechten Richtung angeordnet sind. Somit verhindert ein Anordnen des positiven Elektrodenanschlusses 21a und des negativen Elektrodenanschlusses 21b von jeder der flachen Plattenbatterien 21 derart, dass sie sich nicht in der senkrechten Richtung erstrecken, die Notwendigkeit, einen Raum für den Anschluss in der senkrechten Richtung in dem Batteriepaket 1 bereitzustellen, wodurch die gesamte Höhe des Batteriepakets 1 niedrig gehalten werden kann.
-
Jede der flachen Plattenbatterien 21 weist ein Element oder eine Vielzahl von Batterieelementen 50 auf. 4 ist eine schematische Schnittansicht eines Batterieelements 50. Wie in 4 gezeigt ist, sind in dem Batterieelement 50 eine positive Elektrodenstromsammelschicht 51, eine positive Elektrodenaktivmaterialschicht 52, eine Festelektrolytschicht 53, eine negative Elektrodenaktivmaterialschicht 54 und eine negative Elektrodenstromsammelschicht 55 in dieser Reihenfolge gestapelt. In dem ersten Ausführungsbeispiel sind die positive Elektrodenstromsammelschicht 51, die positive Elektrodenaktivmaterialschicht 52, die Festelektrolytschicht 53, die negative Elektrodenaktivmaterialschicht 54 und die negative Elektrodenstromsammelschicht 55 jeweils aus einem Festkörpermaterial ausgebildet.
-
Die positive Elektrodenstromsammelschicht 51 hat einen positiven Elektrodenstromsammler und hat eine Funktion zum Sammeln eines Stroms von der positiven Elektrodenaktivmaterialschicht 52. Beispiele der Materialien, die für den positiven Elektrodenstromsammler verwendet werden, umfassen Aluminium, rostfreien Stahl, Nickel, Eisen und Titan. Die positive Elektrodenstromsammelschicht 51 hat eine positive Elektrode 51a, die von dem Batterieelement 50 vorsteht, und die als eine positive Elektrode des Batterieelements 50 dient.
-
Die positive Elektrodenaktivmaterialschicht 52 umfasst ein positives Elektrodenaktivmaterial. In einem Fall, in dem das Batterieelement 50 eine Lithiumionenbatterie ist, umfassen Beispiele des positiven Elektrodenaktivmaterials, das geeignet verwendet werden kann, bekannte positive Elektrodenaktivmaterialien, wie zum Beispiel Lithiumkobaltoxid oder Lithiummanganoxid. Die positive Elektrodenaktivmaterialschicht 52 kann des Weiteren einen Festkörperelektrolyten, ein leitfähiges Mittel und ein Bindemittel zusätzlich zu dem positiven Elektrodenaktivmaterial aufweisen.
-
Beispiele des Festkörperelektrolyten, der für die positive Elektrodenaktivmaterialschicht 52 verwendet wird, umfassen dasselbe Material wie das Material, das für die Festkörperelektrodenschicht 53 verwendet wird, was nachstehend beschrieben ist, zum Beispiel einen oxidbasierten amorphen Festkörperelektrolyten und ein kristallines Oxid.
-
Die Festkörperelektrolytschicht 53 umfasst einen Festkörperelektrolyten, der eine Festkörpersubstanz ist, die eine ionische Leitfähigkeit ausübt. In einem Fall, in dem das Batterieelement 50 eine Lithiumionenbatterie ist, können bekannte Festkörperelektrolyte, wie zum Beispiel Sulfidfestkörperelektrolyte, wie zum Beispiel Li2S-P2S5 und Li7P3S11, und Oxidfestkörperelektrolyte, wie zum Beispiel LiI und U2O-B2O3-P2O5, als der Festkörperelektrolyt geeignet verwendet werden.
-
Die negative Elektrodenaktivmaterialschicht 54 umfasst ein negatives Elektrodenaktivmaterial. In einem Fall, in dem das Batterieelement 50 eine Lithiumionenbatterie ist, können als das negative Elektrodenaktivmaterial bekannte negative Elektrodenaktivmaterialen wie zum Beispiel Graphit geeignet verwendet werden. Die negative Elektrodenaktivmaterialschicht 54 kann des Weiteren einen Festkörperelektrolyten, ein leitfähiges Mittel und ein Bindemittel, wie vorstehend beschrieben ist, zusätzlich zu dem negativen Elektrodenaktivmaterial aufweisen.
-
Die negative Elektrodenstromsammelschicht 55 hat einen negativen Elektrodenstromsammler und hat eine Funktion zum Sammeln eines Stroms von der negativen Elektrodenaktivmaterialschicht 54. Beispiele der Materialien, die für den negativen Elektrodenstromsammler verwendet werden, umfassen Kupfer zusätzlich zu den Materialien für den positiven Elektrodenstromsammler. Die negative Elektrodenstromsammelschicht 55 hat eine negative Elektrode 55a, die von dem Batterieelement 50 vorsteht und als eine negative Elektrode des Batterieelements 50 dient.
-
In dem ersten Ausführungsbeispiel ist das Batterieelement 50 gestaltet, um eine Festkörperelektrolytschicht 53 zu haben. Das Batterieelement 50 kann jedoch eine Batterie sein, die von einer Festkörperzustandsbatterie verschieden ist; zum Beispiel Flüssigkeitselektrodenbatterien, in denen eine positive Elektrodenstromsammelschicht, eine positive Elektrodenaktivmaterialschicht, ein Separator, eine negative Elektrodenaktivmaterialschicht und eine negative Elektrodenstromsammelschicht in einer elektrolytischen Lösung eingetaucht sind.
-
Jede der flachen Plattenbatterien 21 kann aus einem einzelnen Batterieelement 50 ausgebildet sein. In diesem Fall wirkt die positive Elektrode 51a des Batterieelements 50 als der positive Elektrodenanschluss 21a der flachen Plattenbatterie 21 und wirkt die negative Elektrode 55a als der negative Elektrodenanschluss 21b der flachen Plattenbatterie 21.
-
Jede der flachen Plattenbatterien 21 kann eine Batterie sein, die einen Außenkörper und eine oder mehrere Batterieelemente 50 aufweist, die in dem Außenkörper aufgenommen sind. Der Außenkörper kann als ein Laminataußenkörper ausgebildet sein, der eine Metallschicht und eine Dichtungsmaterialschicht hat, und in diesem Fall ist jede der flachen Plattenbatterien 21 als eine Laminatbatterie ausgebildet. Der Außenkörper kann ein schachtelförmiges Bauteil sein, das in einer Schachtelform ausgebildet ist, und in diesem Fall ist jede der flachen Plattenbatterien 21 als eine viereckige Batterie (rechteckförmige Batterie) ausgebildet.
-
In einem Fall, in dem jede der flachen Plattenbatterien 21 ein einzelnes Batterieelement 50 in dem Außenkörper aufweist, ist die positive Elektrode 51a des Batterieelements 50 mit dem positiven Elektrodenanschluss 51a der flachen Plattenbatterie 21 verbunden und ist die negative Elektrode 55a mit dem negativen Elektrodenanschluss 21b der flachen Plattenbatterie 21 verbunden. In einem Fall, in dem jede der flachen Plattenbatterien 21 die Batterieelemente 50 in dem Au-ßenkörper aufweist, sind die Batterieelemente 50 miteinander in Reihe oder parallel geschalten verbunden. Die positiven Elektroden 51a von zumindest einigen der Batterieelemente 50 sind mit dem positiven Elektrodenanschluss 21a der flachen Plattenbatterie 21 verbunden. Die negativen Elektroden 55a von zumindest einigen der Batterieelemente 50 sind mit dem negativen Elektrodenanschluss 21b der flachen Plattenbatterie 21 verbunden.
-
Wie vorstehend beschrieben ist, weist jedes der Batteriemodule 10 die gestapelten flachen Plattenbatterien 21 auf. Wie aus 2 erkannt werden kann, sind die flachen Plattenbatterien 21 in der waagerechten Richtung derart gestapelt, dass weite Seitenflächen der flachen Plattenbatterien 21 zueinander zugewandt sind. In dem ersten Ausführungsbeispiel sind in jedem der Batteriemodule 10 die positiven Elektrodenanschlüsse 21a und die negativen Elektrodenanschlüsse 21b von allen flachen Plattenbatterien 21, die das Batteriemodul 10 bilden, an derselben Seitenfläche des Batteriemoduls 10 angeordnet.
-
Die flachen Plattenbatterien 21, die jeweils die Batteriemodule 10 bilden, sind miteinander in Reihe oder parallel geschalten (nicht gezeigt) verbunden. In einem Fall, in dem benachbarte flache Plattenbatterien 21 miteinander in Reihe geschalten verbunden sind, sind die positiven Elektrodenanschlüsse 21a und die negativen Elektrodenanschlüsse 21b der benachbarten flachen Plattenbatterien 21 miteinander verbunden. In einem Fall, in dem die benachbarten flachen Plattenbatterien 21 parallel geschaltet miteinander verbunden sind, sind die positiven Elektrodenanschlüsse 21a der benachbarten flachen Plattenbatterien 21 miteinander verbunden und die negativen Elektrodenanschlüsse 21b der benachbarten flachen Plattenbatterien 21 sind miteinander verbunden.
-
Wie vorstehend beschrieben ist, sind die Außenfixierungsbauteile 22 an beiden Seiten des Stapels, der aus den flachen Plattenbatterien 21 ausgebildet ist, in der Stapelrichtung der flachen Plattenbatterien 21 angeordnet. Daher ist in dem ersten Ausführungsbeispiel ein Außenfixierungsbauteil 22 an der rechten Seite des Stapels der flachen Plattenbatterien 21 angeordnet, die das Batteriemodul 10 bilden, und ist ein Außenfixierungsbauteil 22 an der linken Seite angeordnet. Zumindest eines der zwei Außenfixierungsbauteile 22, die das Batteriemodul 10 bilden, ist an dem Batteriepaketgehäuse 2 durch eine Schraube oder dergleichen fixiert (befestigt).
-
In dem ersten Ausführungsbeispiel sind die Außenfixierungsbauteile 22, die in jedem der Batteriemodule 10 umfasst sind, miteinander durch zum Beispiel eine Welle (nicht gezeigt), die sich zwischen beiden Bauteilen der Außenfixierungsbauteile 24 erstreckt, verbunden bzw. gekoppelt. Insbesondere sind in dem ersten Ausführungsbeispiel die Außenfixierungsbauteile 22 miteinander gekoppelt, um eine große Last auf die flachen Plattenbatterien 21 in der Stapelrichtung der flachen Plattenbatterien 21, die zwischen den Außenfixierungsbauteilen 22 angeordnet sind, aufzubringen. Diese Gestaltung ermöglicht ein Aufbringen einer Haltekraft in der Stapelrichtung der Batterieelemente 50 der flachen Plattenbatterien 21, die eine Festkörperzustandsbatterie bilden.
-
Gestaltung des Verbindungsbauteils
-
5 ist eine Perspektivansicht, die das Verbindungsbauteil 23 schematisch zeigt. Wie in 5 gezeigt ist, weist das Verbindungsbauteil 23 einen Verbindungsbauteilhauptkörper 21 in einer flachen Plattenform und zwei Verbindungsanschlüsse 32, 33 auf, die an entgegengesetzten Seitenflächen des Verbindungsbauteilhauptkörpers 31 vorgesehen sind. In dem ersten Ausführungsbeispiel wird das Verbindungsbauteil 23 durch einstückiges Ausbilden des Verbindungsbauteilhauptkörpers 31 und beider Verbindungsanschlüsse 32, 33 mit einem leitfähigen Material wie zum Beispiel Metall erhalten.
-
Wie in 5 gezeigt ist, sind Isolierungsbauteile 35 an weiten Seitenflächen des Verbindungsbauteilhauptkörpers 31 vorgesehen, an denen die Verbindungsanschlüsse 32, 33 nicht vorgesehen sind. Mit anderen Worten sind die Verbindungsanschlüsse 32, 33 an entgegengesetzten Seitenflächen des Verbindungsbauteilhauptkörpers 31 vorgesehen, an denen die Isolierungsbauteile 35 nicht vorgesehen sind. Die Isolierungsbauteile 35 können aus einem beliebigen Material hergestellt sein, das Isolierungseigenschaften aufweist, wie zum Beispiel aus einem Harz; zum Beispiel können die Isolierungsbauteile 35 aus einem Harzlaminat ausgebildet sein, das an den Seitenflächen des Verbindungsbauteilhauptkörpers 31 vorgesehen ist.
-
Wie in 5 gezeigt ist, sind in dem ersten Ausführungsbeispiel die Isolierungsbauteile 35 über die gesamten weiten Seitenflächen des Verbindungsbauteilhauptkörpers 31 angeordnet. Die Isolierungsbauteile 35 müssen jedoch nicht die gesamten weiten Seitenflächen des Verbindungsbauteilhauptkörpers 31 abdecken, sondern sie können angeordnet sein, um einen Teil des Verbindungsbauteilhauptkörpers 31 abzudecken. In diesem Fall sind die Isolierungsbauteile 35 an den Seitenflächen des Verbindungsbauteilhauptkörpers 31 derart angeordnet, dass die flache Plattenbatterie 21, die benachbart zu dem Verbindungsbauteilhauptkörper 31 angeordnet ist, und das Verbindungsbauteil 32 miteinander nicht direkt in Kontakt gebracht werden, und derart, dass das Außenfixierungsbauteil 22, das benachbart zu dem Verbindungsbauteilhauptkörper 31 angeordnet ist, und das Verbindungsbauteil 23 nicht direkt miteinander in Kontakt gebracht werden.
-
Wie in 2 und 3 gezeigt ist, ist das Verbindungsbauteil 23 parallel zu der flachen Plattenbatterie 21 angeordnet. Daher ist die weite Seitenfläche des Verbindungsbauteils 23 angeordnet, um zu der Seitenfläche der flachen Plattenbatterie 21 zugewandt zu sein. Das Verbindungsbauteil 23 ist zwischen den flachen Plattenbatterien 21 und einem der Außenfixierungsbauteile 22 angeordnet.
-
6 ist eine Seitenansicht, die das Verbindungsbauteil 23 in der Stapelrichtung der flachen Plattenbatterien 21 schematisch zeigt. In der Zeichnung ist die flache Plattenbatterie 21, die benachbart zu dem Verbindungsbauteil 23 angeordnet ist, mit gestrichelten Linien angezeigt. Wie aus 6 erkannt werden kann, ist aus Sicht der Stapelrichtung der flachen Plattenbatterien 21 der Verbindungsbauteilhauptkörper 31, der in einer flachen Plattenform ausgebildet ist, angeordnet, um die gesamte flache Plattenbatterie 21 ausschließlich des positiven Elektrodenanschlusses 21a und des negativen Elektrodenanschlusses 21b abzudecken (nachstehend als ein „flacher Plattenbatteriehauptkörper 21c“ bezeichnet).
-
Wie vorstehend beschrieben ist, wird eine Last auf den flachen Plattenbatteriehauptkörper 21c durch die Außenfixierungsbauteile 22 in der Stapelrichtung der flachen Plattenbatterien 21 aufgebracht. In diesem Fall wird von dem Außenfixierungsbauteil 22 die Last auf den flachen Plattenbatteriehauptkörper 21c aufgebracht. Daher ist der flache Plattenbatteriehauptkörper 21c als der Lastträgerabschnitt (Lastaufnahmeabschnitt) anzusehen, der die Last von dem Außenfixierungsbauteil 22 in der flachen Plattenbatterie 21 trägt (aufnimmt, erhält). Wie vorstehend beschrieben ist, ist der Verbindungsbauteilhauptkörper 31 gestaltet, um den gesamten flachen Plattenbatteriehauptkörper 21c in der Stapelrichtung der flachen Plattenbatterien 21 abzudecken. Daher ist der Verbindungsbauteilhauptkörper 31 derart gestaltet, dass der gesamte Lastträgerabschnitt der flachen Plattenbatterie 21 abgedeckt wird, auf den die Last von dem Außenfixierungsbauteil 22 in der Stapelrichtung der flachen Plattenbatterien 21 aufgebracht wird.
-
Zum Beispiel weist in einem Fall, in dem die flache Plattenbatterie 21 als die Laminatbatterie gestaltet ist, der flache Plattenbatteriehauptkörper 21c den Au-ßenkörper und das Batterieelement auf, das in dem Außenkörper aufgenommen ist. In diesem Fall kann das Batterieelement nicht an einem Teil einer Außenumfangsregion des flachen Plattenbatteriehauptkörpers 21c aus Sicht der Stapelrichtung der flachen Plattenbatterien 21 angeordnet sein (an dem Teil der Außenumfangsseite liegt kein Batterieelement zwischen den Außenkörpern vor, um die Außenkörper gemeinsam mit der Laminierungsarbeit (Schichtungsarbeit) anzubringen). In dem Fall, der vorstehend beschrieben ist, wird eine Last von den Außenfixierungsbauteilen 22 auf eine Region der flachen Plattenbatterie 21 aufgebracht, in der das Batterieelement vorliegt. Somit ist die Region der flachen Plattenbatterie 21, in der das Batterieelement vorliegt, als der Lastträgerabschnitt anzusehen. In diesem Fall ist der Verbindungsbauteilhauptkörper 31 gestaltet, um den Lastträgerabschnitt der flachen Plattenbatterie 21, das heißt den gesamten Abschnitt, abzudecken, in dem das Batterieelement vorliegt, aus Sicht der Stapelrichtung der flachen Plattenbatterien 21.
-
Das Verbindungsbauteil 23, das die vorstehend beschriebene Gestaltung hat, ermöglicht es, dass die Haltekraft (Zurückhaltekraft) auf die flache Plattenbatterie 21, die eine Festkörperzustandsbatterie ist, in einer geeigneten Weise aufgebracht wird, wenn das Verbindungsbauteil 23 zwischen der flachen Plattenbatterie 21 und dem Außenfixierungsbauteil 22 angeordnet ist.
-
Gestaltung des Batteriepakets
-
In Bezug auf 2 ist die Anordnung und die Gestaltung des Batteriemoduls 10 oder dergleichen in dem Batteriepaket 1 beschrieben. Wie vorstehend beschrieben ist, sind die Batteriemodule 10 in dem Batteriepaketgehäuse 2 aufgenommen. In dem Beispiel, das in 2 gezeigt ist, sind acht Batteriemodule 10 von einem ersten Batteriemodul 10a bis zu einem achten Batteriemodul 10h in dem Batteriepaketgehäuse 2 aufgenommen.
-
Die Batteriemodule 10, die in dem Batteriepaketgehäuse 2 aufgenommen sind, sind derart angeordnet, dass die Stapelrichtungen der flachen Plattenbatterien 21, die jedes der Batteriemodule 10 bilden, gleich sind. In dem Beispiel, das in 2 gezeigt ist, ist in dem Batteriepaketgehäuse 2 jedes der Batteriemodule 10 derart angeordnet, dass die flachen Plattenbatterien 21 in einer Richtung von rechts nach links gestapelt sind. Insbesondere sind in dem dargestellten ersten Ausführungsbeispiel der positive Elektrodenanschluss 21a und der negative Elektrodenanschluss 21b der flachen Plattenbatterien 21, die jedes der Batteriemodule 10 bilden, an einer hinteren Seite von jedem der Batteriemodule 10 angeordnet.
-
In dem Verbindungsbauteil 23, das in jedem der Batteriemodule 10 umfasst ist, ist ein erster Verbindungsanschluss 32 des Verbindungsbauteils 23 an der hinteren Seite von jedem der Batteriemodule 10 angeordnet und ist ein zweiter Verbindungsanschluss 33 des Verbindungsbauteils 23 an der vorderen Seite von jedem der Batteriemodule 10 angeordnet. Als Ergebnis ist der erste Verbindungsanschluss 32 des Verbindungsbauteils 23 an derselben Seite wie die Seitenflächenseite, an der die Anschlüsse 21a, 21b der flachen Plattenbatterien 21 vorgesehen sind, in Bezug auf das Batteriemodul 10 angeordnet. Der zweite Verbindungsanschluss 33 des Verbindungsbauteils 23 ist an der Seite entgegengesetzt zu den Anschlüssen 21a, 21b der flachen Plattenbatterien 21 in Bezug auf das Batteriemodul 10 angeordnet. Als Ergebnis ist ein Anschluss des Verbindungsbauteils von einem der benachbarten Batteriemodule 10 zu einem der Anschlüsse der flachen Plattenbatterien des anderen Batteriemoduls 10 (oder zu einem Anschluss des Verbindungsbauteils des anderen Batteriemoduls 10) zugewandt.
-
Der erste Verbindungsanschluss 32 des Verbindungsbauteils 23 von jedem der Batteriemodule 10 (das heißt, der Verbindungsanschluss, der an derselben Seite wie der Anschluss 21a, 21b der flachen Plattenbatterie 21 angeordnet ist) ist mit einem der positiven Elektrodenanschlüsse 21a oder einem der negativen Elektrodenanschlüsse 21b der flachen Plattenbatterien 21 verbunden (nicht gezeigt). Der zweite Verbindungsanschluss des Verbindungsbauteils 23 von jedem der Batteriemodule 10 (das heißt, der Verbindungsanschluss, der an der Seite entgegengesetzt zu den Anschlüssen 21a, 21b der flachen Plattenbatterie 21 angeordnet ist) ist mit einem Anschluss eines benachbarten Batteriemoduls 10 (mit einem der Verbindungsanschlüsse 23, 33 des Verbindungsbauteils 23), das in dem Batteriemodul 10 umfasst ist, und den Anschlüssen 21a, 21b der flachen Plattenbatterien 21) durch ein Verbindungsbauteil (Kopplungsbauteil) 25 verbunden, das eine Leitfähigkeit aufweist. In dem ersten Ausführungsbeispiel ist der erste Verbindungsanschluss 32 von den Verbindungsanschlüssen 32, 33 des Verbindungsbauteils 23 mit einem der Anschlüsse 21a, 21b der flachen Plattenbatterien 21 des Batteriemoduls 10 verbunden. Der zweite Verbindungsanschluss 33 von den Verbindungsanschlüssen 32, 33 des Verbindungsbauteils 23 ist mit den Anschlüssen des benachbarten Batteriemoduls 10 verbunden.
-
Zum Beispiel ist in dem Beispiel, das in 2 gezeigt ist, der erste Verbindungsanschluss des Verbindungsbauteils 23 eines zweiten Batteriemoduls 10b mit einem der Anschlüsse 21a, 21b der flachen Plattenbatterien 21 des zweiten Batteriemoduls 10b verbunden. Der zweite Verbindungsanschluss des Verbindungsbauteils 23 des zweiten Batteriemoduls 10b ist mit einem der Anschlüsse 21a, 21b der flachen Plattenbatterien 21 des ersten Batteriemoduls 10a verbunden. Der erste Verbindungsanschluss des Verbindungsbauteils 23 eines dritten Batteriemoduls 10c ist mit einem der Anschlüsse 21a, 21b der flachen Plattenbatterien 21 des dritten Batteriemoduls 10c verbunden und der zweite Verbindungsanschluss des Verbindungsbauteils 23 des dritten Batteriemoduls 10c ist mit einem der Anschlüsse 21a, 21b der flachen Plattenbatterien 21 des zweiten Batteriemoduls 10b verbunden.
-
In dem Beispiel, das in 2 gezeigt ist, ist der zweite Verbindungsanschluss des Verbindungsbauteils 23 des ersten Batteriemoduls 10a mit einem Batterieanschluss 5 mit einem Verbindungsbauteil (Kopplungsbauteil) verbunden, das eine Leitfähigkeit hat. Der zweite Verbindungsanschluss des Verbindungsbauteils 23 eines fünften Batteriemoduls 10e ist mit einem Batterieanschluss 4 durch ein Verbindungsbauteil (Kopplungsbauteil), das eine Leitfähigkeit hat, verbunden.
-
Wie vorstehend beschrieben ist, verwendet das erste Ausführungsbeispiel das plattenförmige Verbindungsbauteil 23, das in jedem der Batteriemodule 10 vorgesehen ist, um die Anschlüsse von benachbarten Batteriemodulen 10 miteinander zu verbinden. Diese Gestaltung beseitigt das Erfordernis, eine Sammelschiene, einen Draht oder dergleichen vorzusehen, die/der sich quer über das Batteriemodul 10 außerhalb des Batteriemoduls 10 erstreckt. In einem Fall, in dem eine Sammelschiene oder ein Draht außerhalb des Batteriemoduls 10 vorgesehen ist, ist es erforderlich, die Sammelschiene oder den Draht, durch die/den ein großer Strom fließt, zu verstärken (dicker auszubilden), und somit muss ein ausreichender Raum zum Aufnehmen der Sammelschiene oder des Drahts außerhalb des Batteriemoduls sichergestellt werden, um ein Auftreten eines Kurzschlusses, der durch einen Verschleiß in der Sammelschiene oder des Drahts aufgrund einer Fahrzeugschwingung verursacht wird, oder dergleichen zu verhindern. Im Gegensatz dazu ist es bei der Gestaltung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel nicht erforderlich, den großen Raum außerhalb des Batteriemoduls 10 vorzusehen, wodurch sich die Volumenenergiedichte des Batteriepakets 1 erhöht.
-
In einem Fall, in dem die Sammelschiene oder der Draht außerhalb des Batteriemoduls 10 vorgesehen ist, kann zum Beispiel die Sammelschiene oder der Draht mit einem Abschnitt in Kontakt kommen, von dem es nicht vorgesehen ist, dass dieser in Kontakt gerät, wenn das Batteriepaket 1 aufgrund einer Fahrzeugkollision oder dergleichen verformt wird, und kann somit ein Kurzschluss oder dergleichen auftreten. Im Gegensatz dazu ist gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel das Verbindungsbauteil 23 zwischen den Außenfixierungsbauteilen 22, die an einem Batteriepaketgehäuse 2 fixiert (befestigt) sind, angeordnet. Diese Gestaltung verringert die Wahrscheinlichkeit eines Auftretens des Kurzschlusses oder dergleichen aufgrund einer Verformung des Batteriepakets 1. Daher kann die Sicherheit des Batteriepakets 1 weiter verbessert werden.
-
Modifizierte Beispiele
-
In dem ersten Ausführungsbeispiel ist der Verbindungsbauteilhauptkörper 31 des Verbindungsbauteils 23 in einer flachen Plattenform ausgebildet. Es ist jedoch nicht erforderlich, dass das Verbindungsbauteil 23 in der flachen Plattenform ausgebildet ist, solange das Verbindungsbauteil 23 in der Plattenform ausgebildet ist. Daher kann zum Beispiel das Verbindungsbauteil 23 in einer gewellten Plattenform ausgebildet sein. In diesem Fall ist ein Durchgang für ein Fluid zwischen dem Verbindungsbauteil 23 und den flachen Plattenbatterien 21, die zu dem Verbindungsbauteil 23 benachbart angeordnet sind, ausgebildet. Dadurch wird eine einfache Kühlung der flachen Plattenbatterie 21 ermöglicht.
-
In dem ersten Ausführungsbeispiel ist die Verbindungsplatte 23 aus einem leitfähigen Material, wie zum Beispiel aus einem Metall, ausgebildet. Es ist jedoch nicht erforderlich, dass das Verbindungsbauteil 23 vollständig aus einem leitfähigen Material ausgebildet ist; das Verbindungsbauteil 23 kann teilweise aus einem leitfähigen Material ausgebildet sein und die beiden Verbindungsanschlüsse 32, 33 können gestaltet sein, um miteinander durch das leitfähige Material verbunden zu sein. Das Verbindungsbauteil 23 kann als eine flache Plattenbatterie gestaltet sein, in der ein positiver Elektrodenanschluss und ein negativer Elektrodenanschluss an entgegengesetzten Seitenflächen vorgesehen sind.
-
In dem ersten Ausführungsbeispiel ist jede der flachen Plattenbatterien 21 gestaltet, um den positiven Elektrodenanschluss 21a und den negativen Elektrodenanschluss 21b an derselben Seitenfläche zu haben. Die flachen Plattenbatterien 21 können jedoch jeweils gestaltet sein, um den positiven Elektrodenanschluss 21a und den negativen Elektrodenanschluss 21b an unterschiedlichen Seitenflächen, zum Beispiel an den entgegengesetzten Seitenflächen, zu haben.
-
In dem ersten Ausführungsbeispiel ist das Isolierungsbauteil 35 an der Seitenfläche des Verbindungsbauteils 23 vorgesehen. Es ist jedoch nicht erforderlich, dass das Isolierungsbauteil 35 zwischen dem Verbindungsbauteil 23 und den Außenfixierungsbauteilen 23 oder zwischen dem Verbindungsbauteil 23 und der flachen Plattenbatterie 21 vorgesehen ist, solange die Bauteile, die an den Seitenflächen des Verbindungsbauteils 23 vorgesehen sind, Isolierungseigenschaften aufweisen. Als spezifische Gesichtspunkte kann zum Beispiel ein Ausbilden des Außenfixierungsbauteils 23 mittels eines Isolierungsmaterials oder ein Ausbilden der Außenkörper der flachen Plattenbatterien 21 einschließlich eines Außenkörpers mittels eines Isolierungsmaterials berücksichtigt bzw. angesehen werden.
-
In dem ersten Ausführungsbeispiel sind beide Anschlüsse 21a, 21b der flachen Plattenbatterie 21 an der hinteren Seitenfläche des Hauptkörpers angeordnet. Beide Anschlüsse 21a', 21b' der flachen Plattenbatterie 21' können jedoch in/an einer oberen Seitenfläche des Hauptkörpers der flachen Plattenbatterie 21' angeordnet sein, wie in 7 gezeigt ist. In diesem Fall sind beide Anschlüsse 21a', 21b' getrennt (entfernt) voneinander an der oberen Seitenfläche des Hauptkörpers der flachen Plattenbatterie 21' angeordnet.
-
In diesem Fall sind die Verbindungsanschlüsse 32', 33' des Verbindungsbauteils 23' an derselben Seite des Verbindungsbauteilhauptkörpers 31' vorgesehen. Insbesondere sind, wie in 7 gezeigt ist, die Verbindungsanschlüsse 32', 33' getrennt (entfernt) voneinander an der oberen Fläche des Verbindungsbauteilhauptkörpers 31' ausgerichtet zu beiden Anschlüssen 21a', 21b' der flachen Plattenbatterie 21' angeordnet. Das Verbindungsbauteil 23', das die Gestaltung hat wie vorstehend beschrieben ist, und derart angeordnet ist, beseitigt das Erfordernis, dass eine Sammelschiene oder ein Draht außerhalb des Batteriemoduls 10 vorzusehen ist, und ermöglicht, dass das Batteriepaket 1 eine weiter erhöhte Volumenenergiedichte hat.
-
Zweites Ausführungsbeispiel
-
In Bezug auf 8 ist ein Batteriepaket gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung nachstehend beschrieben. Da die Gestaltung des Batteriepakets gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel grundsätzlich gleich ist wie die Gestaltung des Batteriepakets gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel, sind nachstehend die Unterschiede zu der Gestaltung des Batteriepakets gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel hauptsächlich beschrieben.
-
8 ist eine Explosionsperspektivansicht gleich wie 3, die schematisch einen Teil des Batteriemoduls gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel zeigt. In 8 sind die flache Plattenbatterie 21, das Außenfixierungsbauteil 22 und das Verbindungsbauteil 23 getrennt voneinander gezeigt. Flächen der flachen Plattenbatterie 21 und des Verbindungsbauteils 23 sind jedoch miteinander in Kontakt.
-
Wie aus 8 erkannt werden kann, ist auch in dem zweiten Ausführungsbeispiel das Verbindungsbauteil 23 parallel zu der flachen Plattenbatterie 21 angeordnet. In dem zweiten Ausführungsbeispiel ist das Verbindungsbauteil 23 zwischen den zwei flachen Plattenbatterien 21, statt zwischen der flachen Plattenbatterie 21 und dem Außenfixierungsbauteil 22, in der Stapelrichtung der flachen Plattenbatterien 21 angeordnet. Mit anderen Worten ist in dem zweiten Ausführungsbeispiel das Verbindungsbauteil 23 zwischen den zwei Außenfixierungsbauteilen 22 derart angeordnet, dass zumindest eine flache Plattenbatterie zwischen dem Verbindungsbauteil 23 und jedem der Außenfixierungsbauteile 22 angeordnet ist. Daher sind in dem zweiten Ausführungsbeispiel, wie in 8 gezeigt ist, beide Seitenflächen des Verbindungsbauteils 23 jeweils angeordnet, um zu einer Seitenfläche der flachen Plattenbatterien 21 zugeordnet zu sein.
-
Wenn das Batteriepaket 1 aufgrund einer Fahrzeugkollision oder dergleichen verformt wird, können die Isolierungsbauteile 35, die an den Flächen des Verbindungsbauteils 23 angeordnet sind, brechen, wodurch verursacht wird, dass die metallischen Außenfixierungsbauteile 22 und das metallische Verbindungsbauteil 23 miteinander in Kontakt kommen. Ein derartiger Kontakt zwischen dem Außenfixierungsbauteil 22 und dem Verbindungsbauteil 23 kann des Weiteren zu einem Auftreten einer elektrischen Leckage führen, wie vorstehend beschrieben ist.
-
Im Gegensatz dazu sind gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel eine oder mehrere flache Plattenbatterien 21 zwischen jedem der Außenfixierungsbauteile 22 und dem Verbindungsbauteil 23 angeordnet. Da die flachen Plattenbatterien 21 die Elektrolytschicht aufweisen, die Isolierungseigenschaften aufweist, wird, selbst wenn die metallischen Außenfixierungsbauteile 22 und das Batterieelement der flachen Plattenbatterie 21 miteinander in Kontakt kommen, ein großer Stromfluss weiterhin verhindert. Diese Gestaltung gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel verringert die Wahrscheinlichkeit, dass die elektrische Leckage während einer Verformung des Batteriepakets 1 aufgrund der Fahrzeugkollision oder dergleichen auftritt.
-
Ein Batteriemodul (10), das in einem Batteriepaket (1) angeordnet ist, weist eine Vielzahl von gestapelten flachen Plattenbatterien (21; 21'); ein Verbindungsbauteil (23; 23') mit einem Verbindungsbauteilhauptkörper, der eine Plattenform hat und parallel zu den flachen Plattenbatterien (21; 21') in einer Stapelrichtung der flachen Plattenbatterien (21; 21') angeordnet ist; und Isolierungsbauteile (35) auf, die an Seitenflächen des Verbindungsbauteilhauptkörpers (31; 31') in der Stapelrichtung der flachen Plattenbatterien (21; 21') angeordnet sind. Das Verbindungsbauteil (23; 23') hat zwei Anschlüsse (32, 33; 32', 33'), wobei ein erster Anschluss der zwei Anschlüsse (32, 33; 32', 33') mit einem Anschluss (21a, 21b; 21a', 21b') der flachen Plattenbatterien (21; 21') verbunden ist und ein zweiter Anschluss der zwei Anschlüsse (32, 33; 32', 33') mit einem Anschluss eines benachbarten Batteriemoduls (10) verbunden ist.