JP2007026894A - Arranging structure of battery structure and vehicle - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、複数の電池モジュールを互いに積層して構成される電池構造体の配索構造、および、電池構造体を駆動用電源として搭載する車両に関する。 The present invention relates to an arrangement structure of a battery structure configured by stacking a plurality of battery modules, and a vehicle on which the battery structure is mounted as a driving power source.
近年、電気を動力源とする電気自動車やエンジンとモータとを組み合わせて走行するハイブリッドカーが注目を集めており、これらに搭載する高エネルギー密度、高出力密度となる高出力型電池の開発が行われている。このような高出力型電池としては、例えば、リチウムイオン電池があり、なかでも平板状の正極板と負極板とをセパレータを介在しつつ積層した発電要素を、一対の外装部材の間に電解質とともに収納し、外装部材の周縁部を接合して密封した積層型電池がある(例えば、特許文献1参照)。 In recent years, electric vehicles powered by electricity and hybrid cars that run in combination with an engine and motor have attracted attention, and the development of high-power batteries with high energy density and high output density has been developed. It has been broken. As such a high output type battery, for example, there is a lithium ion battery, and in particular, a power generation element in which a flat plate-like positive electrode plate and a negative electrode plate are laminated with a separator interposed therebetween together with an electrolyte between a pair of exterior members. There is a stacked battery that is housed and sealed by joining the peripheral edge of an exterior member (see, for example, Patent Document 1).
この積層型電池を自動車の電源などといった大電流用の電池として用いる場合には、複数の積層型電池を並列または直列に接続して電池モジュールを構成し、この電池モジュールを複数集合させ、互いに異なる電池モジュールが備える電極端子を互いに直列接続して組電池を構成することによって、出力電圧を高くしている。 When this stacked battery is used as a battery for a large current such as an automobile power source, a plurality of stacked batteries are connected in parallel or in series to form a battery module, and a plurality of the battery modules are assembled to be different from each other. The output voltage is increased by configuring the battery assembly by connecting electrode terminals included in the battery module in series.
ところで、複数の電池モジュールを積層した組電池では、充放電に伴い個々の電池モジュールが発熱してしまうため、積層された電池モジュール間に冷却風などの冷媒を流し、個々の電池モジュールの冷却を行っている(例えば、特許文献2または特許文献3参照)。
しかしながら、積層された電池モジュールの間に冷媒を流しただけでは、冷媒が行き渡らない領域が現れて、冷却効率の高い部位と低い部位とが存在し、冷却むらが生じてしまうといった不都合がある。 However, there is a problem that if the refrigerant is merely flowed between the stacked battery modules, a region where the refrigerant does not spread appears, there are a portion with high cooling efficiency and a portion with low cooling efficiency, and uneven cooling occurs.
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、複数の電池モジュールが積層された組電池によって構成される電池構造体において、冷媒による電池モジュールの冷却むらを抑制することにある。 The present invention has been made in view of such circumstances, and an object thereof is to suppress uneven cooling of a battery module due to a refrigerant in a battery structure configured by an assembled battery in which a plurality of battery modules are stacked. It is in.
かかる課題を解決するために、本発明は、組電池と、配線群とを有する電池構造体の配索構造を提供する。組電池は、それぞれが筐体内に電池要素を収納する複数の電池モジュールを、所定の間隔で互いに積層されることにより、積層方向にかけて互いに隣接する電池モジュール間に所定の間隔の隙間を設け、この隙間に冷媒が供給される。配線群は、電池要素と電気的に接続した複数の通信線が、筐体に形成された開口部より外部に導出されて集合している。この場合、配線群は、互いに隣接する電池モジュール間の隙間に配索され、配索された配線群の軌跡に応じて、積層された電池モジュール間を流れる冷媒の流れをガイドする。 In order to solve this problem, the present invention provides a wiring structure for a battery structure having an assembled battery and a wiring group. The assembled battery is formed by stacking a plurality of battery modules each containing a battery element in a housing at a predetermined interval, thereby providing a gap with a predetermined interval between adjacent battery modules in the stacking direction. A refrigerant is supplied to the gap. In the wiring group, a plurality of communication lines that are electrically connected to the battery element are led out to the outside through an opening formed in the housing and are assembled. In this case, the wiring group is routed in the gap between the adjacent battery modules, and guides the flow of the refrigerant flowing between the stacked battery modules according to the locus of the wired wiring group.
本発明によれば、配線群によって冷媒の流れがガイドされ、各電池モジュール間の隙間において対応する筐体面全体に亘り冷媒が流れることとなる。その結果、単に、冷媒を電池モジュール間に流しただけでは、冷却効率の高い部位と、冷却効率の低い部位とが存在し、冷却むらが生じるといった不都合があるが、このような事態が発生することを抑制することができる。 According to the present invention, the flow of the refrigerant is guided by the wiring group, and the refrigerant flows over the entire corresponding housing surface in the gap between the battery modules. As a result, simply flowing the refrigerant between the battery modules has a disadvantage that there are parts with high cooling efficiency and parts with low cooling efficiency, resulting in uneven cooling, but such a situation occurs. This can be suppressed.
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
(第1の実施形態)
図1および図2は、本発明の第1の実施形態かかる電池構造体1の説明図である。図1は、正面方向から眺めた電池構造体1の斜視図であり、図2は、背面方向から眺めた電池構造体1の斜視図である。この電池構造体1は、例えば、駆動用電源として車両に搭載されており、その正面方向が車両のフロント側に、その背面方向が車両のリア側に向くようにレイアウトされ、例えば、トランクルームに載置されている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
(First embodiment)
1 and 2 are explanatory diagrams of the
電池構造体1は、複数の電池モジュール10で構成される組電池と、コントローラ20とを主体に構成されており、個々の電池モジュール10は、複数の通信線21の集合体である配線群22によってコントローラ20と電気的に接続されている。組電池は、本実施形態において、12個の電池モジュール10で構成されており、厚み方向(Z軸方向)へ所定の間隔を隔てて積層された3つの電池モジュール10が1つのセット(以下「モジュールセット」という)となり、このモジュールセットを電池モジュール10の積層方向に対して直行する方向(横方向)に4個だけ直線状に並べたレイアウトとなっている。これらの電池モジュール10は、上下方向または横方向にかけて隣接する電池モジュール10同士において、負極側の電極端子13と正極側の電極端子13とが結線部材(例えば、バスバー)30によってそれぞれ連結されることにより、電気的に直列接続されている。12個の電池モジュール10に亘り電極端子間が電気的に直列接続され、例えば、図1に示すように、最も右側の下段に位置する電池モジュール10の負極側の電極端子13と、最も左側の下段に位置する電池モジュール10の正極側の電極端子13とが、組電池自体の一対の電極端子13として機能している。
The
組電池では、充放電に伴い個々の電池モジュール10が発熱するため、外部より冷媒(例えば、冷却風)を導入し、上述のように、互いに所定の間隔を隔てて積層されることによって、電池モジュール間に形成された隙間に冷媒を流入させることにより、電池モジュール10の冷却を行っている。一方で、コントローラ20などの各種電子部品と、結線部材30との間で異物が接触した場合、電子部品に高電圧が印加されてしまい、電子部品を損傷させてしまう虞がある。そこで、電子部品の損傷防止といった観点から、電池構造体1の全体を覆うように、モジュールカバー(図示せず)が取り付けられる。そのため、このモジュールカバーによって、その内部へ導入される冷媒の流れが妨げられることのないように、このモジュールカバーの所定の位置に冷媒用の開口を形成し、例えば、図1に示す最も左側に位置するモジュールセットの正面側を入口、最も右側に位置するモジュールセットの背面側を出口として、冷媒が流れるようになっている。
In the battery pack, each
図3は、電池モジュール10の分解斜視図である。なお、同図では、図1に示す個々の電池モジュール10の状態と比較して、上下方向が反転して描かれている点に留意されたい。個々の電池モジュール10は、複数の単電池40を電気的に接続して形成されている。電池モジュール10を構成する各単電池40は、それぞれが矩形形状を有しており、厚み方向に積層されている。それぞれの単電池40は、例えば、積層方向(厚み方向)に隣接する単電池同士で正極側の端子と負極側の端子とが互い違いとなるように重ね合わされ、直列接続されている。これらの単電池40の集合体には、電池モジュール10から電流を取り出すための一対の電極端子13が、短辺側の一方の側面に設けられており、また、通信線21が個々の単電池40と接続するための結線部位16が、短辺側の一対の側面にそれぞれ設けられている。これらの単電池40は、モジュールケースに収納されて、モジュール化されている。
FIG. 3 is an exploded perspective view of the
モジュールケースは、矩形形状を有する箱形の容器(筐体)であり、アルミニウムまたはその他の金属より形成されている。このモジュールケースは、筐体の下側面を構成する底面カバー11と、筐体の4つの横側面および上側面が一体的に構成された上面カバー12とで構成されている。上面カバー12を構成する4つの横側面のうち、モジュールセットの並び方向と平行する一対の横側面(すなわち、正面側の横側面および背面側の横側面)には、結線部位16に接続された複数の通信線21を外部に導出するための配線用開口部12bが、その中央部にそれぞれ形成されている。また、この一対の横側面のうち、一方の横側面(本実施形態では、正面側の横側面)には、電池モジュール10の正極側および負極側の電極端子13を外部に露出するための一対の端子用開口部12aが形成されている。このようなモジュールケースに収納された単電池40の集合体は、その内部において容易に移動することのないように、固定用プレート14および固定用スリーブ15を用いて固定される。
The module case is a box-shaped container (housing) having a rectangular shape, and is formed of aluminum or other metal. The module case includes a
単電池40としては、例えば、積層型電池を用いることができる。積層型電池は、発電要素としての電極積層体と、この電極積層体を収納する電池外装とを主体に構成されている。電極積層体は、電池外装を構成する1対の金属複合フィルムによって厚み方向に挟み込むようにして収納され、これらの金属複合フィルムの周縁部位を溶着することにより、電解質と共に密封されている。
As the
電極積層体は、複数枚の正極板と負極板とがセパレータを介在しつつ順次積層されて構成されており、その平面形状は略矩形となっている。正極板は、シート状の正極集電体の両面(或いは片面)に正極活物質を塗布したものであり、負極板は、シート状の負極集電体の両面(或いは片面)に負極活物質を塗布したものである。個々の正極板は、正極リードを介して、一方の電極端子としての正極タブに接続されている。また、個々の負極板は、負極リードを介して、他方の電極端子としての負極タブに接続されている。 The electrode laminate is configured by sequentially laminating a plurality of positive and negative electrode plates with a separator interposed therebetween, and the planar shape thereof is substantially rectangular. The positive electrode plate is obtained by applying a positive electrode active material to both surfaces (or one surface) of a sheet-like positive electrode current collector, and the negative electrode plate is formed by applying a negative electrode active material to both surfaces (or one surface) of a sheet-like negative electrode current collector. It has been applied. Each positive electrode plate is connected to a positive electrode tab as one electrode terminal via a positive electrode lead. Each negative electrode plate is connected to a negative electrode tab as the other electrode terminal through a negative electrode lead.
正極リードおよび負極リードはそれぞれ金属箔で形成されている。具体的には、正極リードは、例えば、アルミニウム箔より形成され、負極リードは、例えば、銅箔より形成される。そして、各正極板より引き出されたそれぞれの正極リードは、互いに層状に重ね合わされて、溶接等の手法により正極タブに接合される。また、各負極板より引き出されたそれぞれの負極リードは、互いに層状に重ね合わされて、溶接等の手法により負極タブに接合されている。正極タブおよび負極タブはそれぞれ金属板で形成されている。具体的には、正極タブは、例えば、アルミニウム板より形成され、負極タブは、例えば、ニッケル板より形成される。 The positive electrode lead and the negative electrode lead are each formed of a metal foil. Specifically, the positive electrode lead is formed from, for example, an aluminum foil, and the negative electrode lead is formed from, for example, a copper foil. And each positive electrode lead withdraw | derived from each positive electrode plate is mutually piled up, and is joined to a positive electrode tab by methods, such as welding. In addition, the respective negative electrode leads drawn from the respective negative electrode plates are stacked in layers and joined to the negative electrode tab by a technique such as welding. The positive electrode tab and the negative electrode tab are each formed of a metal plate. Specifically, the positive electrode tab is made of, for example, an aluminum plate, and the negative electrode tab is made of, for example, a nickel plate.
電池外装を構成する一対の金属複合フィルムは、電極積層体の形状に対応させて、この電極積層体よりも若干大きめの矩形状に成形されたシート状の部材である。一対の金属複合フィルムのうち、電極積層体の上面側をカバーする一方の金属複合フィルムは、その中央部に電極積層体を収納する凹部が設けられたカップ形状を有しており、電極積層体の下面側をカバーする他方の金属複合フィルムは、その凹部を蓋するような平坦形状を有している。一対の金属複合フィルムは、例えば、アルミニウム等よりなる金属層を基材とし、この金属層の内側にPE(ポリエチレン)またはPP(ポリプロピレン)等よりなる高分子樹脂層がコーティングされている。また、これらの金属複合フィルムには、金属層の外側に接着層を介してナイロン等よりなる保護層が接着されている。 The pair of metal composite films constituting the battery exterior is a sheet-like member formed into a rectangular shape slightly larger than the electrode laminate in correspondence with the shape of the electrode laminate. Of the pair of metal composite films, one metal composite film that covers the upper surface side of the electrode laminate has a cup shape in which a concave portion for accommodating the electrode laminate is provided at the center, and the electrode laminate The other metal composite film that covers the lower surface side of this has a flat shape that covers the recess. The pair of metal composite films has, for example, a metal layer made of aluminum or the like as a base material, and a polymer resin layer made of PE (polyethylene) or PP (polypropylene) or the like is coated inside the metal layer. Moreover, a protective layer made of nylon or the like is bonded to these metal composite films via an adhesive layer on the outside of the metal layer.
このような構成を有する積層型電池は、例えば、リチウムイオン電池としての適用が可能である。この場合、電極積層体の正極板を形成している正極活物質は、リチウムマンガン系複合酸化物、具体的には、例えば、一般式LiyMn2−zM’zO4(ただし、0.9≦y≦1.2、0.01≦z≦0.5であり、M’はFe,Co,Ni,Cu,Zn,Al,Sn,B,Ga,Cr,V,Ti,Mg,Ca,Srの少なくとも一つである。)で表される化合物を含有する。なお、正極活物質は、リチウムマンガン系複合酸化物以外にも、例えば、一般式LiNi1−xMxO2(ただし、0.01≦x≦0.5であり、MはFe,Co,Mn,Cu,Zn,Al,Sn,B,Ga,Cr,V,Ti,Mg,Ca,Srの少なくとも一つである。)で表せる化合物であるリチウムニッケル系複合酸化物や、一般式LiCo1−xMxO2(ただし、0.01≦x≦0.5であり、MはFe,Ni,Mn,Cu,Zn,Al,Sn,B,Ga,Cr,V,Ti,Mg,Ca,Srの少なくとも一つである。)で表せる化合物であるリチウムコバルト系複合酸化物等を含有することも可能である。 The laminated battery having such a configuration can be applied as, for example, a lithium ion battery. In this case, the positive electrode active material forming the positive electrode plate of the electrode laminate is a lithium manganese composite oxide, specifically, for example, a general formula LiyMn2-zM′zO4 (provided that 0.9 ≦ y ≦ 1 .2, 0.01 ≦ z ≦ 0.5, and M ′ is at least one of Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Al, Sn, B, Ga, Cr, V, Ti, Mg, Ca, and Sr. The compound represented by this is contained. The positive electrode active material may be, for example, a general formula LiNi1-xMxO2 (where 0.01 ≦ x ≦ 0.5, and M is Fe, Co, Mn, Cu, Zn, in addition to the lithium manganese based composite oxide. , Al, Sn, B, Ga, Cr, V, Ti, Mg, Ca, and Sr.), a lithium nickel-based composite oxide that is a compound represented by the general formula LiCo1-xMxO2 (where 0 .01 ≦ x ≦ 0.5, and M is at least one of Fe, Ni, Mn, Cu, Zn, Al, Sn, B, Ga, Cr, V, Ti, Mg, Ca, and Sr.) It is also possible to contain a lithium cobalt complex oxide or the like which is a compound represented by
一方、電極積層体の負極板を形成している負極活物質としては、対リチウム電位が2.0V以下の範囲でリチウムをドープ・脱ドープすることが可能な材料であれば何れも使用可能である。具体的には、難黒鉛化性炭素材料、人造黒鉛、天然黒鉛、熱分解黒鉛類、ピッチコークスやニードルコークスや石油コークス等のコークス類、グラファイト、ガラス状炭素類、フェノール樹脂やフラン樹脂等を適当な温度で焼成して炭化した有機高分子化合物焼成体、炭素繊維、活性炭、カーボンブラック等の結晶性・非結晶性炭素質材料を使用することが可能である。 On the other hand, as the negative electrode active material forming the negative electrode plate of the electrode laminate, any material can be used as long as it is a material capable of doping and dedoping lithium in the range of lithium potential to 2.0 V or less. is there. Specifically, non-graphitizable carbon materials, artificial graphite, natural graphite, pyrolytic graphite, cokes such as pitch coke, needle coke, petroleum coke, graphite, glassy carbon, phenol resin, furan resin, etc. It is possible to use a crystalline / amorphous carbonaceous material such as a fired organic polymer compound, carbon fiber, activated carbon, carbon black, etc., which has been carbonized by firing at an appropriate temperature.
コントローラ20は、12個の電池モジュール10のそれぞれを対象として、電池モジュール10を構成する各単電池40の状態を管理する機能を担っており、例えば、CPU、ROM、RAMおよび入出力インターフェースを主体の構成されるマイクロコンピュータを用いることができる。このコントローラ20には、電池モジュール10のそれぞれから導出された配線群22が接続されている。コントローラ20は、配線群22から伝達される個々の単電池40からの信号に基づいて、電圧等を検出して単電池40の状態を監視したり、単電池40の充電状態を調整したりする。
The
以下、本実施形態の特徴の一つである配線群22の配索構造について説明する。図4から図6は、個々の電池モジュール10における配線群22の配索構造を説明する説明図である。図4は、上側面側より眺めた電池モジュール10の上面図である。また、図5は、図1に示す正面側(電極端子13の露出側)より眺めた電池モジュール10の側面図であり、図6は、図1に示す背面側より眺めた電池モジュール10の側面図である。以下、電池構造体1を構成する複数の電池モジュール10のうち、ある一つの電池モジュール10について説明を行うが、他の電池モジュール10についても同様である。
Hereinafter, the wiring structure of the
結線部位16を介し、個々の単電池40に接続された複数の通信線21は、上面カバー12の正面側および背面側の横側面に形成された配線用開口部12bから外部に導出された後にそれぞれ束ねられる。単一の電池モジュール10の両側より出力された一対の配線群22は、コントローラ20へとそれぞれ配索される。
After the plurality of
一対の配線群22のうち、正面側の横側面に形成された配線用開口部12bから導出された配線群22は、単電池40を収納するモジュールカバー(上面カバー12)の上側面に沿って配索されている。具体的には、この配線群22は、正面側の横側面(第1の横側面)から、この横側面と対向する背面側の横側面(第2の横側面)にかけて、直線状に配索されている。本実施形態では、配線群22は、冷媒の流入方向へ傾けて、モジュールケースの対角線上(すなわち、電池構造体1を正面から眺めた場合、正面側の横側面の左端から背面側の横側面の右端にかけて)配索されている。モジュールカバーの上側面の配線群22は、複数の通信線21を集めてビニールチューブ23により巻装し、これをケーブルタイ24によって束ねることで所定の直径(例えば、1mm)を有する通信線21の集合体となっており、それぞれの通信線21(配線群22)がばらけることのないように工夫されている。背面側の横側面へと配索された配線群22は、モジュールセットの横側面に沿って上方に配索され、コントローラ20へ接続される。これに対して、背面側の横側面に形成された配線用開口部12bから導出された配線群22は、モジュールセットの横側面に沿って上方に配索され、コントローラ20へ接続される。
Of the pair of
図7は、本実施形態に係る配索構造による冷媒の流れ状態の説明図である。図7において、(a)は、本実施形態の配索構造を適用しない状態での冷媒の流れ状態を示し、(b)は、本実施形態の配索構造を適用した状態での冷媒の流れ状態を示している。同図(a)に示すように、入口側より流入した冷媒は、まず、電池モジュール10の正面側の横側面とモジュールカバーとの間に進入し、ここから電池モジュール間へと流入するものの、積層された電池モジュールの間には流れを遮るものがないので、そのほとんどが入口側から出口側にかけて、電池構造体1を対角線上に流れてしまう。そのため、電池構造体1を正面側から見て、最も左側に位置するモジュールセットの背面側や、最も右側に位置するモジュールセットの正面側に冷媒が流れ難くなるという現象が生じる。これに対して、本実施形態では、同図(b)に示すように、入口側より流入した冷媒は、まず、電池モジュール10の正面側の横側面とモジュールカバーとの間に進入し、配線群22によってその流れがガイドされることにより、個々の電池モジュール10に分散して流れた後に、出口側へと流れ出ることとなる。すなわち、モジュールカバーの上側面に沿って配索された配線群22によって、電池構造体1における対角線上の流れが規制されることとなる。
FIG. 7 is an explanatory diagram of a refrigerant flow state by the routing structure according to the present embodiment. In FIG. 7, (a) shows the flow state of the refrigerant in a state where the routing structure of this embodiment is not applied, and (b) shows the flow of the refrigerant in a state where the routing structure of this embodiment is applied. Indicates the state. As shown in FIG. 2A, the refrigerant flowing from the inlet side first enters between the front side surface of the
このように本実施形態によれば、電池構造体1は、組電池と、配線群22とを備えている。組電池は、それぞれがモジュールケース内に電池要素(本実施形態では、複数の単電池40)を収納する複数の電池モジュール10が所定の間隔で互いに積層されており、積層方向にかけて互いに隣接する電池モジュール間に所定の間隔の隙間を設け、この隙間に冷媒が供給される。配線群22は、複数の単電池40と電気的に接続した複数の通信線21が、モジュールケースに形成された配線用開口部12bより外部に導出されて集合している。この場合、配線群22は、互いに隣接する電池モジュール間の隙間に配索されており、この配索された配線群22の軌跡に応じて、積層された電池モジュール間を流れる冷媒の流れをガイドする。これにより、冷媒は、配線群22によってその流れがガイドされ、モジュールケースの冷媒流路に対抗する面の全体に亘り流れることとなる。その結果、単に、冷媒を電池モジュール間に流しただけでは、冷却効率の高い部位と、冷却効率の低い部位とが存在し、冷却むらが生じるといった不都合があるが、本実施形態によれば、このような事態が発生することを抑制することができる。また、冷却むらを抑制することにより、電池モジュールの性能の劣化を抑制することができるので、電池モジュール10および電池構造体1の長寿命化を図ることができる。
As described above, according to the present embodiment, the
さらに、本実施形態によれば、配線群22の他方の端部と電気的に接続されており、この配線群22から伝達される信号に基づいて、個々の単電池40の状態を管理するコントローラ20をさらに有している。かかる構成によれば、既存の構成として存在する配線群22を用いているため、不要にコストアップすることなく、冷却効率の向上を図ることができる。
Furthermore, according to the present embodiment, a controller that is electrically connected to the other end of the
本実施形態によれば、配線群22は、複数の電池モジュール10に対して個別に設けられており、それぞれの配線群22は、自己が接続された単電池40を収納するモジュールケースの上側面に沿って配索されることにより、上述の隙間に配索されている。これにより、個々の電池モジュール10について冷却効率の向上を図ることができるので、電池構造体1の全体的な冷却性能の向上を図ることができる。なお、本実施形態では、電池構造体1を構成する個々の電池モジュール10を対象として、冷却用の配索構造を行っているが、本発明はこれに限定されない。すなわち、特定の電池モジュール10のみを対象として、このような配索構造をおこなってもよい。
According to the present embodiment, the
また、本実施形態によれば、組電池は、積層された複数の電池モジュール10を1セット(モジュールセット)として、積層方向に対して直行する方向に複数セット直線状に並べて構成されている。かかる構成によれば、モジュールセットのレイアウトされた位置によって冷却むらが顕著のなるという問題があるが、本実施形態によれば、このような構成の組電池であっても個々の電池モジュール10に冷媒が分散的に流れ、有効に冷却を行うことができる。
In addition, according to the present embodiment, the assembled battery is configured by arranging a plurality of stacked
また、本実施形態によれば、電池モジュール10のそれぞれは、モジュールケースが矩形形状を備えており、配線群22が導出される配線用開口部12bは、モジュールケースにおいて、モジュールセットの並び方向と平行する一対の横側面のうち、少なくとも一方の横側面である第1の横側面(本実施形態では、正面側の横側面)に設けられている。そして、配線群22は、配線用開口部12bが形成された第1の横側面から、この第1の横側面と対向する第2の横側面(本実施形態では、背面側の横側面)にかけて、直線状に配索されている。かかる構成によれば、個々の電池モジュール10において、正面側から背面側にかけて冷媒の流路が形成されるので、個々の電池モジュール10に冷媒が分散的に流れ、その結果、冷却むらが生じるといった事態が発生することを抑制することができる。
Further, according to the present embodiment, each of the
また、本実施形態によれば、冷媒は、横方向に配列されたモジュールセットのそれぞれにおいて、最も端に位置する一方のセット側から、最も端に位置する他方のセット側にかけて、対角線上に流入されていることが望ましい。かかる構成によれば、上述した作用を効果的に奏することができる。この場合、配線群22は、冷媒の流れ方向へ傾けて、モジュールケースの上側面を対角線上に配索されていることが好ましい。かかる構成によれば、冷媒の流れを妨げることなく、その流れスムーズに分散することができる。
Further, according to this embodiment, in each of the module sets arranged in the lateral direction, the refrigerant flows diagonally from one set side located at the end to the other set side located at the end. It is desirable that According to this configuration, the above-described operation can be effectively achieved. In this case, it is preferable that the
(第2の実施形態)
以下、本発明の第2の実施形態にかかる電池構造体1の配索構造について説明する。なお、上述の第1の実施形態と同様の構成については同一符号を付することによりその詳細な説明を省略する。
(Second Embodiment)
Hereinafter, the wiring structure of the
この第2の実施形態にかかる電池構造体1の配索構造が、第1の実施形態のそれと相違する点は、モジュールケースの上側面における配線群22の配索レイアウトである。すなわち、第1の実施形態では、配線群22は、モジュールケースの対角線上に、前記冷媒の流入方向へ傾けて配索されている。この点、本実施形態では、配線群22は、モジュールセットが隣接する横側面に沿って、すなわち、正面側の横側面の鉛直方向に沿って配索されている。第1の実施形態と同様に、上面カバー12上の配線群22は、複数本の通信線21を束ねてビニールチューブ23により巻装することで所定の直径(例えば、1mm)を有する集合体となっており、それぞれの通信線21(配線群22)がばらけることのないように工夫されている。
The wiring structure of the
図8は、本実施形態に係る配索構造による冷媒の流れ状態の説明図である。図8において、(a)は、本実施形態の配索構造を適用しない状態での冷媒の流れ状態を示し、(b)は、本実施形態の配索構造を適用した状態での冷媒の流れ状態を示している。同図(a)に示すように、入口側より流入した冷媒は、まず、電池モジュール10の正面側の横側面とモジュールカバーとの間に進入し、ここから電池モジュール間へと流入するものの、積層された電池モジュールの間には流れを遮るものがないので、そのほとんどが入口側から出口側にかけて、電池構造体1を対角線上に流れてしまう。そのため、電池構造体1を正面側から見て、最も左側に位置するモジュールセットの背面側や、最も右側に位置するモジュールセットの正面側に冷媒が流れ難くなるという現象が生じる。これに対して、本実施形態では、同図(b)に示すように、入口側より流入した冷媒は、まず、電池モジュール10の正面側の横側面とモジュールカバーとの間に進入し、配線群22によってその流れがガイドされることにより、個々の電池モジュール10に分散して流れた後に、出口側へと流れ出ることとなる。すなわち、モジュールカバーの上側面に沿って配索された配線群22によって、電池構造体1における対角線上の流れが規制されることとなる。
FIG. 8 is an explanatory diagram of a refrigerant flow state by the routing structure according to the present embodiment. In FIG. 8, (a) shows the refrigerant | coolant flow state in the state which does not apply the routing structure of this embodiment, (b) shows the refrigerant | coolant flow in the state which applied the routing structure of this embodiment. Indicates the state. As shown in FIG. 2A, the refrigerant flowing from the inlet side first enters between the front side surface of the
このように本実施形態によれば、配線群は、正面側の横側面の鉛直方向に配索されている。これにより、第1の実施形態と同様の作用および効果を奏するとともに、冷媒の流れをガイドする配線群22の配索レイアウトにバリエーションを持たせることができる。
Thus, according to this embodiment, the wiring group is wired in the vertical direction of the lateral side surface on the front side. Thereby, while having the effect | action and effect similar to 1st Embodiment, a variation can be given to the wiring layout of the
以上、第1または第2の実施形態において、本発明の実施形態を説明したが、本発明は、上述の実施形態に限定されることはなく、この実施形態以外であっても、本発明に係る技術的思想を逸脱しない範囲であれば、設計等に応じて種々の変更が可能である。例えば、配線群22をモジュールケースの上側面に沿って配索しているが、下面側に沿って配索した場合であっても同様の効果を奏することができる。また、個々の電池モジュール10について、すべて同一レイアウトの配索構造とする必要はなく、冷却効率の観点から、電池モジュール10毎に個別にレイアウトを変えた配索構造であってもよい。
As described above, in the first or second embodiment, the embodiment of the present invention has been described. However, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and the present invention is not limited to this embodiment. Various modifications can be made according to the design or the like as long as the technical idea does not depart from the scope. For example, although the
また、個別の電池モジュール10から導出される通信線21を単一の配線群22として、モジュールケース上で配索している。しかしながら、異なる電池モジュール10から導出された通信線21を自己の電池モジュール10から導出された配線群22に束ね、これをモジュールケース上において配索してもよい。例えば、配線群22は、冷媒の上流側に配索されている配線群22よりも下流側に配索されている配線群22の方を、通信線21の配線密度を大きくするといった如くである。かかる構成によれば、上流側の配線群22によって冷媒の流れが妨げられ、下流側に冷媒が流れ難くなるといった事態を抑制することができる。これにより、電池構造体1の全体を有効に冷却することができる。さらに、電池モジュール10から導出された通信線21を2つ以上の配線群22に分割し、これらをモジュールケースの上側面に沿って独立して配索することにより、単一の電池モジュール10上に複数の流路を構成してよい。さらに、上述した各実施形態において、電池モジュール10は複数の単電池を接続したモジュールとして構成したが、これに限定されるものではなく、各電池モジュール10を大出力の単電池として構成してもよい。
Further, the
1 電池構造体
10 電池モジュール
11 底面カバー
12 上面カバー
12a 電極用開口部
12b 配線用開口部
13 電極端子
14 固定用プレート
15 固定用スリーブ
16 結線部位
20 コントローラ
21 通信線
22 配線群
23 ビニールチューブ
24 ケーブルタイ
30 結線部材
40 単電池
DESCRIPTION OF
Claims (12)
前記電池要素と電気的に接続した複数の通信線が、前記筐体に形成された開口部より外部に導出されて集合した配線群とを有し、
前記配線群は、
互いに隣接する前記電池モジュール間の隙間に配索され、当該配索された配線群の軌跡に応じて、積層された電池モジュール間を流れる冷媒の流れをガイドすることを特徴とする電池構造体の配索構造。 By stacking a plurality of battery modules each containing a battery element in a housing at a predetermined interval, a gap of the predetermined interval is provided between battery modules adjacent to each other in the stacking direction, and a refrigerant is provided in the gap. With assembled battery supplied,
A plurality of communication lines that are electrically connected to the battery element have a wiring group that is led out and gathered from an opening formed in the housing.
The wiring group is
A battery structure that is routed in a gap between the battery modules adjacent to each other and guides a flow of refrigerant flowing between the stacked battery modules according to a locus of the routed wiring group. Routing structure.
前記配線群のそれぞれは、自己が接続された電池要素を収納する筐体の上側面または下側面に沿って配索されることによって、前記隙間に配索されていることを特徴とする請求項1または2に記載された電池構造体の配索構造。 The wiring group is individually provided for the plurality of battery modules,
Each of the said wiring group is wired in the said clearance gap by being wired along the upper surface or lower surface of the housing | casing which accommodates the battery element to which self was connected. The wiring structure of the battery structure described in 1 or 2.
前記配線群が導出される前記開口部は、前記筐体において、前記電池モジュールのセットの並び方向と平行する一対の横側面のうち、少なくとも一方の横側面である第1の横側面に設けられており、
前記配線群は、前記開口部が形成された第1の横側面から、当該第1の横側面と対向する第2の横側面にかけて、直線状に配索されていることを特徴とする請求項4に記載された電池構造体の配索構造。 Each of the battery modules is provided with a rectangular housing for housing the battery element,
The opening from which the wiring group is led out is provided on the first lateral side surface which is at least one lateral side surface of the pair of lateral side surfaces parallel to the arrangement direction of the battery modules in the housing. And
The wiring group is routed in a straight line from a first lateral side surface in which the opening is formed to a second lateral side surface facing the first lateral side surface. A wiring structure of the battery structure described in 4.
個々の積層型電池は、正極板と負極板とがセパレータを介して交互に積層されて構成される発電要素を有しており、
前記配線群は、前記積層型電池のそれぞれに個別に接続された前記通信線から成ることを特徴とする請求項1から9のいずれか一項に記載された電池構造体の配索構造。 The battery module is configured by electrically connecting a plurality of stacked batteries,
Each stacked battery has a power generation element configured by alternately stacking positive plates and negative plates via separators,
The wiring structure of the battery structure according to any one of claims 1 to 9, wherein the wiring group includes the communication lines individually connected to the stacked batteries.
前記負極板は、シート状の負極集電体に負極活物質を塗布して形成されており、
前記正極活物質は、リチウムマンガン系複合酸化物を含有し、
前記負極活物質は、結晶性炭素材または非結晶性炭素質材から選択されることを特徴とする請求項10に記載された電池構造体の配索構造。 The positive electrode plate is formed by applying a positive electrode active material to a sheet-like positive electrode current collector,
The negative electrode plate is formed by applying a negative electrode active material to a sheet-like negative electrode current collector,
The positive electrode active material contains a lithium manganese composite oxide,
11. The battery structure wiring structure according to claim 10, wherein the negative electrode active material is selected from a crystalline carbon material or an amorphous carbonaceous material.
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