JP2005347077A - Battery pack - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は組電池に関し、特に、ラミネート外装した複数の素電池を組み合わせてなる組電池に関する。 The present invention relates to an assembled battery, and in particular, to an assembled battery formed by combining a plurality of unit cells that are laminated.
従来から、複数の素電池を積層してなる組電池が知られている(例えば、特許文献1参照)。特許文献1の組電池においては、断面が三角波状の板材として形成されたスペーサが素電池と共に積層され、素電池とスペーサ間の空間は冷却媒体の流路として用いられている。スペーサの支持部で電池モジュールの変形を規制することにより十分な強度を確保すると同時に、冷却性能も向上させている。
Conventionally, an assembled battery formed by stacking a plurality of unit cells is known (see, for example, Patent Document 1). In the assembled battery of
また、素電池としてラミネート外装した薄型ラミネート電池(LBセル)を使用した組電池が知られている(例えば、特許文献2参照)。特許文献2の組電池においては、互いに接続された複数のLBセルを1つの支持体内で樹脂封止している。
しかしながら、特許文献1のスペーサを特許文献2の組電池に適用する時、スペーサの凹凸形状が伸びている方向と複数のLBセルを並べる方向との関係を考慮しないと、以下のような問題が発生する。
However, when the spacer of
即ち、LBセルは充放電を繰り返すことで膨らみが生じ、この膨らみは各LBセルでバラツキがある。したがって、スペーサの凹凸形状が伸びる方向と複数のLBセルを並べる方向とが略平行になるように配置してしまうと、LBセルの膨らみが小さいところで隙間が出来てしまい、総てのLBセルを十分に支持できない。 That is, the LB cell is swollen by repeating charge and discharge, and this swollenness varies among the LB cells. Accordingly, if the direction in which the concave and convex shape of the spacer extends and the direction in which the plurality of LB cells are arranged are substantially parallel, a gap is formed where the bulge of the LB cell is small, and all the LB cells are I can't support it enough.
本発明の特徴は、燃料ガス及び酸化剤ガスが供給され、燃料ガス中の水素と酸化剤ガス中の酸素との電気化学的反応によって発電を行うラミネート外装した複数の素電池と、第1の方向に積層された複数の素電池の間に配置された、第1の方向に伸縮自在なスペーサとを備える組電池であって、複数の素電池は、第1の方向に垂直な第2の方向にも並べて配置され、素電池に接するスペーサの主面は、第1及び第2の方向に略垂直な第3の方向に伸びた凹凸形状を有することを要旨とする。 A feature of the present invention is that a plurality of unit cells covered with a laminate, which are supplied with a fuel gas and an oxidant gas and generate power by an electrochemical reaction between hydrogen in the fuel gas and oxygen in the oxidant gas, An assembled battery including a spacer that is disposed between a plurality of unit cells that are stacked in a direction and that is expandable and contractable in a first direction, the plurality of unit cells being a second perpendicular to the first direction. The gist is that the main surfaces of the spacers arranged side by side and in contact with the unit cells have a concavo-convex shape extending in a third direction substantially perpendicular to the first and second directions.
本発明によれば、各素電池の膨らみのバラツキに柔軟に対応可能な組電池を提供することが出来る。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the assembled battery which can respond flexibly to the variation in the swelling of each unit cell can be provided.
以下図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。図面の記載において同一あるいは類似の部分には同一あるいは類似な符号を付している。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In the description of the drawings, the same or similar parts are denoted by the same or similar reference numerals.
図1に示すように、本発明の実施の形態に係わる組電池(以後、「電池モジュール」という)は、ラミネート外装した複数の素電池1(以後、「LBセル」という)と、第1の方向5に積層された複数のLBセル1の間に配置されたスペーサ2と、第1の方向5に積層された複数のLBセル1の上面及び下面を挟むエンドプレート4と、エンドプレート4に挟まれた状態の複数のLBセル1を固定するボルト3とを備える。
As shown in FIG. 1, an assembled battery (hereinafter referred to as “battery module”) according to an embodiment of the present invention includes a plurality of unit cells 1 (hereinafter referred to as “LB cells”) covered with a laminate,
LBセル1は、燃料ガス及び酸化剤ガスが供給され、燃料ガス中の水素と酸化剤ガス中の酸素との電気化学的反応によって発電を行う燃料電池である。複数(図1では8個)のLBセル1が第1の方向5に積層され、複数(図1では5個)のLBセル1が第1の方向5に垂直な第2の方向6に並べて配置されている。第1の方向5へ積層されるLBセル1の数及び第2の方向6に並べられるLBセル1の数は例示であり、これに限られない。
The
スペーサ2は、複数のLBセル1の下面とエンドプレート4との間、下から3段目のLBセル1と4段目のLBセル1の間、下から5段目のLBセル1と6段目のLBセル1の間、複数のLBセル1の上面とエンドプレート4との間にそれぞれ挿入されている。LBセル1に接するスペーサ2の主面は、第1の方向5及び第2の方向6に略垂直な第3の方向7に伸びた凹凸形状を有する。更に、スペーサ2は第1の方向5に伸縮自在である。
The
なお、スペーサ2の凹凸形状は頂点のない形状(例えば、正弦波形状)であることが望ましい。スペーサ2が第2の方向6に広がる時にLBセル1を傷つけることを防止できる。即ち、波形には頂点を持たない正弦波形状とすることで、LBセル1からうける面圧を局部的に集中させず、スペーサ2の反力とLBセル1の面圧とのバランスを保ちながら、スペーサ2と接するLBセル1の表面の材質を破損、切開させない。
The uneven shape of the
また、LBセル1とスペーサ2間の隙間に冷却媒体を流すことにより、スペーサ2はヒートシンクとしても機能することができる。
Further, the
エンドプレート4の四隅にあるボルト3がエンドプレート4を所定の押圧力で締め付けているため、電池モジュールの第1の方向5の長さが所定の寸法内に収まっている。LBセル1は充放電を繰り返すことでLBセル1の内部から膨張する特性を有する。使用を続けているうちに各LBセル1の前記特性にバラツキが生じる。すなわち、各LBセル1間で膨張する度合いに差が生じる。LBセル1の構造上、膨張によるLBセルの厚さの変化は主に積層方向(第1の方向5)である。電池モジュールの第1の方向5の長さが所定の寸法を保持するためには、第1の方向5に積層されたLBセル1の厚さの総和とスペーサ2の厚さの総和を一定にする必要がある。そこで、スペーサ2の厚さをよりフレキシブルに変化させるため、スペーサ形状を波形状としている。
Since the bolts 3 at the four corners of the end plate 4 fasten the end plate 4 with a predetermined pressing force, the length of the battery module in the first direction 5 is within a predetermined dimension. The
図2(a)は、図1に示したLBセル1の一部分を拡大して示している。スペーサ2の上下に接する複数のLBセルが膨張して増大する面圧とスペーサ2の反力とのバランスが定常状態に落ち着くまでスペーサ2は変形する。その結果、スペーサ2の厚さが薄くなる。定常状態でのLBセル1、LBセル2の面圧をそれぞれF1、F2、スペーサ2の反力をF3とすれば、F1+F2=F3を満たすようなスペーサ2の厚みとなる。
FIG. 2A shows an enlarged part of the
また、図2(a)に示すように、複数のLBセルのうちLBセル2のみが他のLBセルに比して膨張する度合いが高い。この場合、LBセル2の部分でのスペーサ2の反力F3は、LBセル3の部分でのスペーサ2の反力F3よりも大きいため、LBセル2の部分でのスペーサ2の厚さは、LBセル3の部分でのスペーサ2の厚さよりも薄くなる。このように、スペーサ2の凹凸形状は複数のLBセル1が並べられた第2の方向6に略垂直な第3の方向7に伸びているため、各LBセル1間の第1の方向5の厚さのバラツキに対して柔軟に対応して、総てのLBセル1を十分に支持することが出来る。
Further, as shown in FIG. 2A, only the
図3(a)に示すように、LBセル1が膨張する前のスペーサ2は、第2の方向6に所定の長さに収まっている。一方、図3(b)に示すように、図3(a)の状態からLBセル1が第1の方向5へ膨張した時、スペーサ2の反力が増大してスペーサ2の厚さが第1の方向5に縮む。縮んだ分のスペーサ2が第2の方向に伸びる。実施の形態に係わる組電池には、スペーサ2が第2の方向に伸びるための逃げ領域8が設けられていることが望ましい。LBセル1の厚さが変化したことによるLBセル1の面圧とスペーサ2の応力のバランスを保つために、スペーサ2の長さが積層方向(第1の方向5)とは垂直の方向(第2の方向6)に伸縮する。スペーサ2の最大長はLBセル1によってスペーサ2が直平面になった時である。この時の逃げ領域8を確保してLBセル1及びスペーサ2の配置を設計すれば、スペーサ2の反力がある任意のLBセル1に不均一にかかることを回避でき、他のLBセル1に不要な圧力がかかることがない。
As shown in FIG. 3A, the
図4(a)に示すように、比較例に係わる組電池では、LBセルを並べる方向とスペーサの凹凸形状が伸びる方向とが略平行になるようにスペーサ2をLBセル1の間に挿入する。 図4(b)に示すように、LBセル1間で膨張のばらつきが生じた場合、LBセルとスペーサ2の間に隙間が生じてしまい、LBセル1〜3の支持固定が困難となる。また、スペーサ2とLBセルの積層の平行維持が困難となる。また、スペーサ2の隙間に冷却風を通す場合、スペーサ2を通過する冷却風が隙間から洩れてしまい冷却効果がLBセル間で不均一となる。
As shown in FIG. 4A, in the assembled battery according to the comparative example, the
以上説明したように、本発明の実施の形態によれば、図2(a)及び図2(b)に示したように、スペーサ2の凹凸形状は複数のLBセル1が並べられた第2の方向6に略垂直な第3の方向7に伸びているため、各LBセル1間の第1の方向5の厚さのバラツキに対して柔軟に対応して、総てのLBセル1を十分に支持することが出来る。
As described above, according to the embodiment of the present invention, as shown in FIGS. 2A and 2B, the uneven shape of the
上記のように、本発明は、1つの実施の形態によって記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面はこの発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。即ち、本発明はここでは記載していない様々な実施の形態等を包含するということを理解すべきである。したがって、本発明はこの開示から妥当な特許請求の範囲に係る発明特定事項によってのみ限定されるものである。 As described above, the present invention has been described by way of one embodiment. However, it should not be understood that the description and drawings constituting a part of this disclosure limit the present invention. From this disclosure, various alternative embodiments, examples and operational techniques will be apparent to those skilled in the art. That is, it should be understood that the present invention includes various embodiments not described herein. Therefore, the present invention is limited only by the invention specifying matters according to the scope of claims reasonable from this disclosure.
1…素電池(LBセル)
2…スペーサ
3…ボルト
4…エンドプレート
5…第1の方向
6…第2の方向
7…第3の方向
8…逃げ領域
1. Unit cell (LB cell)
2 ... Spacer 3 ... Bolt 4 ... End plate 5 ... First direction 6 ... Second direction 7 ... Third direction 8 ... Escape area
Claims (3)
第1の方向に積層された前記複数の素電池の間に配置された、前記第1の方向に伸縮自在なスペーサとを備え、
前記複数の素電池は、前記第1の方向に垂直な第2の方向にも並べて配置され、前記素電池に接する前記スペーサの主面は、前記第1及び第2の方向に略垂直な第3の方向に伸びた凹凸形状を有することを特徴とする組電池。 A plurality of unit cells covered with a laminate, which are supplied with a fuel gas and an oxidant gas, and generate electricity by an electrochemical reaction between hydrogen in the fuel gas and oxygen in the oxidant gas;
A spacer that is disposed between the plurality of unit cells stacked in a first direction and that can expand and contract in the first direction;
The plurality of unit cells are also arranged side by side in a second direction perpendicular to the first direction, and a main surface of the spacer in contact with the unit cells is a first layer substantially perpendicular to the first and second directions. 3. An assembled battery having an uneven shape extending in the direction of 3.
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