JP2006294531A - Battery pack - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電気自動車等の車両に搭載される電池パックに関する。 The present invention relates to a battery pack mounted on a vehicle such as an electric vehicle.
近年、電動機を駆動源として用いる電気自動車や、駆動源としての電動機とその他の駆動源とを組み合わせた、いわゆるハイブリッド電気自動車が実用化されてきている。このような車両においては、電動機にエネルギーである電気を供給するための電池が搭載される。この電池としては、たとえば、繰り返し充放電が可能なニッケル−カドミウム電池やニッケル−水素電池、リチウムイオン電池などに代表される二次電池が用いられる。 In recent years, an electric vehicle using an electric motor as a drive source and a so-called hybrid electric vehicle combining an electric motor as a drive source and another drive source have been put into practical use. In such a vehicle, a battery for supplying electricity as energy to the electric motor is mounted. As this battery, for example, a secondary battery represented by a nickel-cadmium battery, a nickel-hydrogen battery, a lithium ion battery, or the like that can be repeatedly charged and discharged is used.
二次電池は、複数の電池セルを内包した電池モジュールを積層した組電池により構成されており、この電池モジュールが電池ケースの内部に収容された状態で自動車に搭載される。この電池ケースと、電池ケースの内部に収容された電池モジュールおよびその他の内部構成部品とを含めたものを電池パックと称する。 The secondary battery is composed of an assembled battery in which battery modules including a plurality of battery cells are stacked, and the battery module is mounted on a vehicle in a state of being accommodated in a battery case. A battery pack including the battery case, the battery module housed in the battery case, and other internal components is referred to as a battery pack.
上記構成からなる電池パックにおいて、この電池パックを搭載した自動車を低温環境下で駐車した場合、組電池の温度も徐々に低下することとなる。その後、自動車の駆動時に、電池パックから電力を得ようとした場合、電池セルの温度が低下している結果、電池セルの内部抵抗が上昇し、駆動当初は所望の出力が得られない。その後、時間経過とともに、電池セルの温度が上昇することで、電池セルの内部抵抗が低下し、出力が回復する。 In the battery pack having the above configuration, when an automobile equipped with the battery pack is parked in a low temperature environment, the temperature of the assembled battery also gradually decreases. Thereafter, when power is to be obtained from the battery pack during driving of the automobile, the internal resistance of the battery cell increases as a result of the temperature of the battery cell being lowered, and a desired output cannot be obtained at the beginning of driving. Thereafter, as the temperature of the battery cell increases with time, the internal resistance of the battery cell decreases and the output recovers.
ここで、組電池には、総プラス端子と総マイナス端子とが設けられ、組電池からの電力の取出しには、この総プラス端子および総マイナス端子に、それぞれ連結端子が接続された出力ケーブルが接続される。連結端子および出力ケーブルには、導電性能の観点から銅を基材とする材料が用いられ、出力ケーブルには太いCu線が用いられる。また、出力ケーブルには、高電圧の高電流が流れるため、車両の床下に配線されている。 Here, the assembled battery is provided with a total plus terminal and a total minus terminal, and an output cable in which a connecting terminal is connected to each of the total plus terminal and the total minus terminal is used for taking out electric power from the assembled battery. Connected. For the connection terminal and the output cable, a copper-based material is used from the viewpoint of conductive performance, and a thick Cu wire is used for the output cable. Further, since a high voltage and high current flows through the output cable, the output cable is wired under the floor of the vehicle.
ここで、導電性能の高い出力ケーブルは熱伝導も良いため、連結端子および出力ケーブルからの放熱量は大きく、連結端子および出力ケーブルが接続される総プラス端子および総マイナス端子が連結される電池モジュール、その中でも総プラス端子および総マイナス端子が直接接続される電池セルは他の電池セルに比べて放熱量が多くなり、総プラス端子および総マイナス端子が直接接続される電池セルの温度上昇は他の電池セルに比べると鈍く、組電池全体として見た場合、組電池の出力はこの総プラス端子および総マイナス端子が連結される電池セルに律速され、出力回復が妨げられてしまう。 Here, because the output cable with high conductivity performance has good heat conduction, the heat radiation from the connection terminal and the output cable is large, and the battery module in which the total positive terminal and the total negative terminal to which the connection terminal and the output cable are connected is connected Among them, the battery cell to which the total positive terminal and the total negative terminal are directly connected has more heat radiation than the other battery cells, and the temperature rise of the battery cell to which the total positive terminal and the total negative terminal are directly connected is different. When viewed as a whole assembled battery, the output of the assembled battery is rate-controlled by the battery cell to which the total plus terminal and the total minus terminal are connected, and output recovery is hindered.
なお、下記特許文献1には、バッテリ端子部まで加温された空気で加熱する技術が開示されているが、連結端子および出力ケーブルからの放熱量に起因する、組電池の出力回復問題に関する記載はない。
この発明が解決しようとする課題は、連結端子および出力ケーブルからの放熱量が大きいため、総プラス端子および総マイナス端子が連結される電池セルの温度上昇が他の電池セルに比べて鈍くなり、組電池全体として見た場合、組電池の出力回復が、総プラス端子および総マイナス端子が連結される電池セルによって妨げられてしまう点にある。したがって、この発明は、総プラス端子および総マイナス端子が連結される電池セルの温度上昇を他の電池セルと等しくすることで、組電池全体として見た場合の出力復帰性能の向上を図ることが可能な電池パックを提供することを目的とする。 The problem to be solved by the present invention is that the amount of heat released from the connection terminal and the output cable is large, so the temperature rise of the battery cell to which the total positive terminal and the total negative terminal are connected becomes dull compared to other battery cells, When viewed as the entire assembled battery, the output recovery of the assembled battery is hindered by the battery cell to which the total positive terminal and the total negative terminal are connected. Therefore, according to the present invention, the temperature increase of the battery cell to which the total plus terminal and the total minus terminal are connected is made equal to that of the other battery cells, thereby improving the output return performance when viewed as the whole assembled battery. An object is to provide a possible battery pack.
本発明の電池パックにおいては、電池モジュールが複数積層状態で保持された組電池を有する電池パックであって、組電池から電力を取出す電力取出し部に、加熱手段を設けたことを特徴とする。 The battery pack according to the present invention is a battery pack having an assembled battery in which a plurality of battery modules are held in a stacked state, and is characterized in that a heating means is provided in an electric power extraction unit that extracts electric power from the assembled battery.
この発明に基づいた電池パックによれば、加熱手段により、組電池から電力を取出す電力取出し部に所定の熱が与えられることで、ケーブル等から放熱する場合であっても、組電池の一部の低温化を防止し、組電池全体の温度の均一化を図ることが可能となる。その結果、組電池全体として均一に温度上昇させることが可能となり、組電池全体として見た場合の出力復帰性能の向上を図ることが可能となる。 According to the battery pack based on this invention, even if it is a case where it radiates from a cable etc. by giving predetermined heat to the electric power extraction part which takes out electric power from an assembled battery by a heating means, a part of an assembled battery Therefore, it is possible to make the temperature of the entire assembled battery uniform. As a result, the temperature of the entire assembled battery can be raised uniformly, and the output return performance when viewed as the entire assembled battery can be improved.
以下、本発明に基づいた電池パックの実施の形態について、図1〜図5を参照しながら説明する。なお、図1は、本実施の形態における電池パックの内部構造を示す斜視図であり、図2は、電力取出し部の部分拡大図であり、図3は、電力取出し部の加熱制御を示すフロー図である。また、図4は、駐車・走行時の時間経過とセル温度との関係を示す図であり、図5は、温度の高低とセル内部抵抗およびセル出力との関係を示す図である。 Hereinafter, an embodiment of a battery pack based on the present invention will be described with reference to FIGS. 1 is a perspective view showing the internal structure of the battery pack according to the present embodiment, FIG. 2 is a partially enlarged view of the power extraction unit, and FIG. 3 is a flow showing heating control of the power extraction unit. FIG. FIG. 4 is a diagram showing the relationship between the passage of time during parking and running and the cell temperature, and FIG. 5 is a diagram showing the relationship between the temperature level, the cell internal resistance, and the cell output.
まず、図1を参照して、本実施の形態における電池パックは、電池モジュール10が複数積層状態で保持された組電池1を有している。電池モジュール10は、複数の電池セル110が内包され、電池モジュール10内において電池セル110は、通常直列接続されている。電池セル110の種類としては、ニッケル−カドミウム電池、ニッケル−水素電池、リチウムイオン電池などに代表される二次電池が挙げられる。電池モジュール10の両側面には、連結端子11が設けられ、積層配置される隣接の電池モジュール10が接続プレート12により連結され、各電池モジュール10は通常直列接続されている。
First, referring to FIG. 1, the battery pack in the present embodiment has an assembled battery 1 in which a plurality of
組電池1の両端部に位置する電池モジュール10のそれぞれの連結端子は、総プラス端子11Aおよび総マイナス端子11Bを構成する。この総プラス端子11Aおよび総マイナス端子11Bには、組電池1から電力を取出すために、それぞれ出力ケーブル30が接続されている。出力ケーブル30の芯線30aには、導電性能の観点からCu線が用いられ、また、連結端子31も銅を基材とする材料から形成されている。また、連結端子31の連結環状部31bが、総プラス端子11Aおよび総マイナス端子11Bにそれぞれ連結固定されることとなる。したがって、本実施の形態においては、総プラス端子11Aおよび総マイナス端子11Bと連結端子31との接続により、電力取出し部が形成される。
The connection terminals of the
さらに、本実施の形態における電池パックにおいては、総プラス端子11Aおよび総マイナス端子11Bと連結端子31との接続により規定されるそれぞれの電力取出し部に、加熱手段としての電熱線からなる端子ヒータ50が設けられている。具体的には、図1および図2に示すように、連結端子31の胴部31aの外周面に端子ヒータ50が巻き付けられ、この端子ヒータ50にケーブル51が連結され、端子ヒータ50のON/OFFが、ヒータ制御部60により制御されている。このヒータ制御部60には、組電池1の全体の温度を管理するため、選択的に配置された複数の電池温度センサ21の信号が、信号ケーブル22を介して入力されるとともに、連結端子31の温度を測定するため連結端子31の胴部31aの外周面に配置された端子温度センサ40の信号が、信号ケーブル41を介して入力されている。
Furthermore, in the battery pack according to the present embodiment, the
上記構成からなる電池パックにおいて、端子ヒータ50を常時ONにして、電力取出し部を常時加熱しておくことは可能であるが、通常は、図3に示すフローにしたがって、端子ヒータ50のON/OFFが制御される。まず、自動車の走行に伴い、バッテリシステムがON状態となる(ステップ10(以下、S10と称する))。次に、端子温度センサ40により連結端子31の温度を測定するとともに、電池温度センサ21により組電池1の温度を測定する。連結端子31の温度を測定することで、総プラス端子11Aおよび総マイナス端子11Bが連結される電池モジュール10、その中でも総プラス端子11Aおよび総マイナス端子11Bが直接接続される電池セル110の温度を観測することができる。
In the battery pack having the above-described configuration, it is possible to always turn on the
測定の結果、組電池1の温度よりも、連結端子31の温度が低いと判断(YES)した場合には(S20)、端子ヒータ50をON状態にする(S30)。これにより、電力取出し部が加熱され、総プラス端子11Aおよび総マイナス端子11Bが接続される電池セル110の温度が、他の電池セル110の温度と略同じとなるように温度制御される。一方、S20において、組電池1の温度よりも、連結端子31の温度が低くない判断(NO)した場合には、端子ヒータ50をOFF状態に制御する(S31)。
As a result of the measurement, if it is determined that the temperature of the
以上本実施の形態における電池パックによれば、組電池1から電力を取出す電力取出し部に、加熱手段としての端子ヒータ50を設けることにより、電力取出し部に所定の熱が与えられることで、出力ケーブル30から放熱した場合であっても、総プラス端子11Aおよび総マイナス端子11Bが直接接続される電池セル110の低温化を防止することができる。
As described above, according to the battery pack in the present embodiment, by providing the
図4に示すように、従来の総プラス端子および総マイナス端子が接続された電池セルの場合、点線で示すように、車両の走行時であっても、他の電池セルに比べてセル温度が低くなっていた。そのため、図5に示すように、他のセルは走行により、P0からP1にまで温度上昇し、所望のセル出力が可能であるにもかかわらず、総プラス端子11Aおよび総マイナス端子11Bが直接接続される電池セルは、P0からP2にまでしか温度上昇しないため、所望のセル出力を得ることができず、組電池1全体として見た場合、組電池1の出力回復が、総プラス端子および総マイナス端子が連結される電池セルによって妨げられていた。
As shown in FIG. 4, in the case of a battery cell to which a conventional total plus terminal and a total minus terminal are connected, the cell temperature is higher than that of other battery cells even when the vehicle is running, as indicated by the dotted line. It was low. Therefore, as shown in FIG. 5, the other cells rise in temperature from P0 to P1 by running, and the total
しかし、本実施の形態における電池セルの場合、総プラス端子および総マイナス端子が接続された電池セルと他の電池せるとの間に温度が生じないため、組電池1全体の温度の均一化を図ることが可能となる。また、組電池1全体として均一に温度上昇させることが可能となり、組電池1全体として見た場合の出力復帰性能の向上を図ることも可能としている。 However, in the case of the battery cell according to the present embodiment, since no temperature is generated between the battery cell to which the total positive terminal and the total negative terminal are connected and the other battery, the temperature of the entire assembled battery 1 can be made uniform. It becomes possible to plan. Moreover, it becomes possible to raise temperature uniformly as the assembled battery 1 whole, and it is also possible to aim at the improvement of the output reset performance at the time of seeing the assembled battery 1 whole.
なお、上記実施の形態においては、加熱手段としての電熱線からなる端子ヒータ50を採用した場合について説明しているが、熱を電力取出し部に与えることができるものであれば、他の装置構成の採用も可能である。また、連結端子31に通電により熱を発生する材料(真鍮等)を用いることで、連結端子31そのものが加熱手段を構成することとなり、装置構成の簡略化を図ることが可能となる。
In addition, in the said embodiment, although the case where the
したがって、今回開示した上記実施の形態はすべての点で例示であって、制限的なものではない。本発明の技術的範囲は特許請求の範囲によって画定され、また特許請求の範囲の記載と均等の意味および範囲内でのすべての変更を含むものである。 Therefore, the above-described embodiment disclosed herein is illustrative in all respects and is not restrictive. The technical scope of the present invention is defined by the terms of the claims, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.
1 組電池、10 電池モジュール、11 連結端子、11A 総プラス端子、11B 総マイナス端子、12 接続プレート、21 電池温度センサ、22 信号ケーブル、30 出力ケーブル、30a 芯線、31 連結端子、31a 胴部、31b 連結環状部、40 端子温度センサ、41 信号ケーブル、50 端子ヒータ、51 ケーブル、60 ヒータ制御部、110 電池セル。 1 battery assembly, 10 battery module, 11 connection terminal, 11A total positive terminal, 11B total negative terminal, 12 connection plate, 21 battery temperature sensor, 22 signal cable, 30 output cable, 30a core wire, 31 connection terminal, 31a body, 31b Connection annular part, 40 terminal temperature sensor, 41 signal cable, 50 terminal heater, 51 cable, 60 heater control part, 110 battery cell.
Claims (4)
前記組電池から電力を取出す電力取出し部に、加熱手段を設けたことを特徴とする、電池パック。 A battery pack having an assembled battery in which a plurality of battery modules are held in a stacked state,
A battery pack, characterized in that a heating means is provided in an electric power extraction part for extracting electric power from the assembled battery.
前記組電池からの電力の取出しには、前記総プラス端子および前記総マイナス端子に、それぞれケーブルが接続され、
前記ケーブルの前記総プラス端子および前記総マイナス端子との連結に連結端子が設けられ、
前記総プラス端子および前記総マイナス端子と、前記連結端子との接続により、前記電力取出し部が形成され、
前記連結端子に、前記加熱手段が設けられる、請求項1に記載の電池パック。 The assembled battery has a total positive terminal and a total negative terminal,
To extract power from the assembled battery, cables are connected to the total positive terminal and the total negative terminal,
A connection terminal is provided for connection with the total positive terminal and the total negative terminal of the cable,
By connecting the total positive terminal and the total negative terminal, and the connecting terminal, the power extraction portion is formed,
The battery pack according to claim 1, wherein the connecting terminal is provided with the heating means.
前記総プラス端子および前記総マイナス端子が接続される前記電池セルの温度が、他の電池セルの温度と略同じとなるように、前記加熱手段により前記電力取出し部を加熱する、請求項2または3に記載の電池パック。 The battery module includes a plurality of battery cells,
The power extraction unit is heated by the heating means such that the temperature of the battery cell to which the total plus terminal and the total minus terminal are connected is substantially the same as the temperature of the other battery cells. 3. The battery pack according to 3.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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A300 | Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20080701 |