JP2008034183A - Battery cell bypass structure of battery - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、バッテリの電池セルバイパス構造に関する。 The present invention relates to a battery cell bypass structure for a battery.
電気エネルギ源としてバッテリが多用されている。例えば、自動車にあっては、それまでガソリンなどの燃料に依存したエンジンを駆動源としていたが、近時の環境問題からエンジンとモータとを併用するハイブリッド自動車や、専らモータに依存した電気自動車が注目されている。 A battery is frequently used as an electrical energy source. For example, in the case of automobiles, the engine that relied on fuel such as gasoline has been used as a driving source until now. However, due to recent environmental problems, hybrid cars that use both an engine and a motor, and electric cars that rely exclusively on motors are used. Attention has been paid.
特許文献1は、複数の電池セルを直列又は並列に接続したバッテリに関し、その一部の電池セルが故障したときにバッテリ全体が使用不能になる事態を回避する発明を提案している。すなわち、特許文献1は、バッテリを構成する複数の電池セルのいずれかが故障して発熱して温度監視機構が異常と判断すると充電や放電を停止することからバッテリ全体が使用不能になってしまうという問題を解消する発明を提案している。
具体的には、特許文献1に開示の発明は、バッテリを構成する各電池セル毎にスイッチ付きバイパス回路を設け、異常と判断した電池セルのバイパス回路のスイッチをオンして、当該電池セル無しでバッテリが動作し続けるように構成されている。
Specifically, the invention disclosed in
特許文献1のように、温度監視機構や各電池セル毎にスイッチ付きバイパス回路を、別途、バッテリに設けることは、バッテリの構造を複雑にするだけでなく、温度監視機構及びスイッチ機構などが故障してしまう可能性を含む。
As in
そこで、本発明の目的は、バッテリを構成する電池セルそれ自体が自己診断機能とバイパス回路生成機能を備えたバッテリの電池セルバイパス構造を提供することにある。 Therefore, an object of the present invention is to provide a battery cell bypass structure for a battery in which the battery cell itself constituting the battery has a self-diagnosis function and a bypass circuit generation function.
かかる技術的課題は、本発明によれば、
正極端子と負極端子を備えた複数の電池セルを接続することにより構成されたバッテリにおいて、故障した電池セルを除いた他の電池セルでバッテリとして機能するように、故障した電池セルをバイパスする回路を生成するバッテリの電池セルバイパス構造であって、
電気エネルギを蓄積した極板部と、
該極板部を絶縁状態で収容する導電性の電池ケースと、
該電池ケースに設けられて、隣接する電池セルと接続するための正極及び負極の接続端子と、
前記正極又は前記負極の接続端子と前記電池ケースとの間に設けられた絶縁体と、
前記極板部と前記正極及び負極の接続端子とを導通させる正極用及び負極用の導体とを有し、
前記絶縁体を介して前記電池ケースに設けられた前記正極又は前記負極の接続端子と、前記正極用及び/又は負極用の導体が、前記極板部の異常発熱によって溶融する導電性材料で作られ、
前記正極又は負極の接続端子が溶融することにより、該正極又は負極の接続端子と前記電池ケースとが導通状態になることを特徴とするバッテリの電池セルバイパス構造を提供することによって達成される。
According to the present invention, such a technical problem is
In a battery configured by connecting a plurality of battery cells having a positive electrode terminal and a negative electrode terminal, a circuit that bypasses the failed battery cell so that it functions as a battery in other battery cells except the failed battery cell. A battery cell bypass structure for a battery that generates
An electrode plate that stores electrical energy;
A conductive battery case for accommodating the electrode plate portion in an insulated state; and
Provided in the battery case, positive and negative connection terminals for connecting to adjacent battery cells,
An insulator provided between the positive electrode or the connection terminal of the negative electrode and the battery case;
A conductor for a positive electrode and a negative electrode for electrically connecting the electrode plate part and the connection terminals of the positive electrode and the negative electrode;
The positive electrode or the negative electrode connection terminal provided on the battery case via the insulator and the positive electrode and / or negative electrode conductor are made of a conductive material that melts due to abnormal heat generation of the electrode plate. And
This is achieved by providing a battery cell bypass structure for a battery, wherein the positive or negative connection terminal is melted to bring the positive or negative connection terminal into a conductive state.
すなわち、正極及び負極の接続端子とを導通させる正極用及び負極用の導体の少なくとも一方の導体を、極板部の異常発熱によって溶融させて、この導体の機能を消失させることで、当該電池セルの電池としての機能を消失させることができる。また、絶縁体を介して前記電池ケースに設けられた前記正極又は前記負極の接続端子を極板部の異常発熱によって溶融させて当該正極又は負極の接続端子と導電性の電池ケースとを導通状態にすることで、当該正極又は負極の接続端子と導電性の電池ケースとの間の絶縁体の機能を事実上消失させ、当該電池セルを他の電池セルに対して単なる導体に変化させることができ、これにより異常発熱した電池セルをバイパスするバイパス回路を自動的に生成することができる。 That is, at least one of the positive electrode and negative electrode conductors that are electrically connected to the connection terminals of the positive electrode and the negative electrode is melted by the abnormal heat generation of the electrode plate portion, and the function of this conductor is lost, thereby the battery cell. The function as a battery can be lost. Further, the positive electrode or the negative electrode connection terminal provided in the battery case via the insulator is melted by abnormal heat generation of the electrode plate portion, and the positive electrode or negative electrode connection terminal and the conductive battery case are in a conductive state. By effectively making the function of the insulator between the positive or negative connection terminal and the conductive battery case disappear, the battery cell can be changed to a mere conductor with respect to other battery cells. Thus, a bypass circuit that bypasses the battery cell that has abnormally generated heat can be automatically generated.
したがって、本発明によれば、バッテリを構成する電池セルそれ自体が自己診断機能とバイパス回路生成機能を備えたバッテリの電池セルバイパス構造を提供することができる。 Therefore, according to this invention, the battery cell bypass structure of the battery in which the battery cell itself which comprises a battery was provided with the self-diagnosis function and the bypass circuit production | generation function can be provided.
本発明の好ましい実施の形態では、前記極板部の異常発熱によって溶融する導電性材料から作られた前記正極又は前記負極の接続端子が、その回りを前記絶縁体で包囲した状態で前記電池ケースを貫通して配設されている。典型的な電池セル構造は、正極の接続端子が電池ケースの端から突出した正極端子で構成され、この正極端子は絶縁体を介して電池ケースに支持されているが、この正極端子を、極板部が異常発熱したときに溶融する材料で構成するのが好ましい。 In a preferred embodiment of the present invention, the positive electrode or the negative electrode connection terminal made of a conductive material that melts due to abnormal heat generation of the electrode plate portion is surrounded by the insulator, and the battery case is surrounded by the insulator. Is disposed through. A typical battery cell structure is composed of a positive electrode terminal with a positive electrode terminal protruding from the end of the battery case, and the positive electrode terminal is supported by the battery case via an insulator. It is preferable to use a material that melts when the plate portion abnormally generates heat.
バッテリの適用例としてハイブリッドカーや電気自動車に適用する場合、一般的には、直列に接続した数多くの電池セルでバッテリが構成されるが、このような場合には、前記極板部の異常発熱により、前記正極用及び/又は負極用の導体が先行して溶融し、次いで、前記極板部の異常発熱によって溶融する導電性材料で作られた前記正極又は前記負極の接続端子が溶融するように構成することで故障した電池セルが原因でバッテリがショートするのを回避することができる。 When applied to a hybrid car or an electric vehicle as an application example of the battery, the battery is generally constituted by a large number of battery cells connected in series. In such a case, abnormal heat generation of the electrode plate portion occurs. As a result, the positive electrode and / or the negative electrode conductor is melted in advance, and then the positive electrode or the negative electrode connection terminal made of a conductive material that melts due to abnormal heat generation of the electrode plate is melted. By constituting in this way, it is possible to avoid a short circuit of the battery due to a faulty battery cell.
以下に、添付の図面に基づいて本発明の好ましい実施例を説明する。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
図1、図2は、実施例の電池セルの構造を説明するための図であり、この電池セルを例えば100個というように数多くの電池セルを直列に接続することにより自動車に搭載可能な充放電可能なバッテリが構成される。図1、図2を参照して、電池セル1は、電池ケースとしての導電性材料で構成されたケース本体2を有し、ケース本体2は一端が閉塞され、他端が開放された有底筒状の形状を有し、このケース本体2の開口2aは蓋体3によって密封されている。
FIG. 1 and FIG. 2 are diagrams for explaining the structure of the battery cell according to the embodiment. The battery cell can be mounted on an automobile by connecting a large number of battery cells, for example, 100, in series. A dischargeable battery is constructed. 1 and 2, a
蓋体3は、ケース本体2と共に導電体から作られており、ケース本体2に対して電気的に導通した状態でケース本体2に固定される。蓋体3には、その中心部に絶縁体4を介して正極端子5が配設されている。具体的には、正極端子5は、蓋体3の中心部を貫通して設けられ、この正極端子5の回りを包囲して絶縁体4が配設され、この絶縁体4によって正極端子5と蓋体3とが電気的に絶縁されている。
The
電池セル1は、正極及び負極を構成する活物質を表面に付着した金属箔をセパレータを介して互いに重ね合わせ、これをロール状に巻回することにより形成された極板部6を備え、この電気エネルギを蓄積する非水系二次電池の極板部6は、蓋体3によって密封されたケース本体2の内部に絶縁状態で収容され、そして、極板部6は負極用の導体である負極用集電体7(銅、ニッケル、ステンレス鋼などの金属箔)によってケース本体2の底部2bに接続され、また、正極用の導体である正極集電体8によって正極端子5に接続されている。
The
極板部6の正極集電体8及び正極端子5は比較的低融点の金属材料から選択される。具体的には、この実施例では、正極集電体8及び正極端子5が共にインジウム(In)から作られている。ちなみに、インジウムの融点は約157℃である。本発明で好ましく採用可能な低融点金属を例示すれば次の通りである。(1)Sn-Pb-Bi合金(融点約96℃)、(2)In-Sn合金(融点約117℃)、(3)Pb-Bi合金(融点約125℃)、(4)Sn-Bi合金(融点約138℃)。
The positive electrode
正極用集電体8は、従来と同様に、極板部6の正極金属箔と正極端子5との間に配設される。また、上述した負極用集電体7は、極板部6の負極金属箔とケース本体2の底部2b(負極端子)との間に配設される。
The positive
上述した電池セル1は、図3に示すように直列に接続されてバッテリが構成される。なお、図3では、3個の電池セル1が図示されているが、実際は100個を越える大量の電池セル1を直列に接続することにより、自動車に搭載するためのバッテリが構成される。
The
電池セル1が新品の場合、例えば内部抵抗が10mΩであると仮定し、典型的には電池セル1を使い続けることにより極板部6に酸化還元被膜が形成され、この酸化還元被膜による内部抵抗の上昇する経年劣化などの故障により内部抵抗が10倍に増大した(10mΩ)とすると、バッテリに例えば150Aの電流が10秒間流れたとすると、新品の電池セル1が発生するジュール熱(I2×R)は、次の数値となる。
新品の電池セル1のジュール熱=(150A)2×(0.01Ω)×10(s)
=2,250(J)
When the
Joule heat of
= 2,250 (J)
これに対して故障した電池セル1が発生するジュール熱(J)は次の数値となる。
故障した電池セル1のジュール熱=(150A)2×(0.1Ω)×10(s)
=22,500(J)
On the other hand, the Joule heat (J) generated by the failed
Joule heat of the failed battery cell = (150A) 2 × (0.1Ω) × 10 (s)
= 22,500 (J)
電池セル1が発生する熱量によって電池セル1がどの程度温度上昇するかを求めてみると、極板部6の比熱が0.823J/gkであり、電池セル1の重量が200gであるとすると次の通りである。
新品の電池セル1の上昇温度=2,250(J)÷0.823(J/gk)÷200(g)
=13.7k
When the temperature rise of the
Rising temperature of new battery cell = 2,250 (J) ÷ 0.823 (J / gk) ÷ 200 (g)
= 13.7k
故障した電池セル1の上昇温度=22,500(J)÷0.823(J/gk)÷200(g)
=137k
Temperature rise of failed battery cell = 22,500 (J) ÷ 0.823 (J / gk) ÷ 200 (g)
= 137k
ここに、電池セル1の初期温度が25℃であるとすると、バッテリに150Aの大電流が10秒間流れた場合には、電池セル1が新品のときには電池セル1は38.7℃であるのに対して、故障した電池セル1は162℃になる。
Here, assuming that the initial temperature of the
如上の説明から理解できるように、故障により内部抵抗が大きくなった電池セル1は、極板部6が発生する熱によって電池セル1の内部の温度が上昇し、次いで、その熱が外部に拡散する。したがって、バッテリに大電流が流れて、故障した電池セル1の温度が大きく上昇したときには、当該電池セル1の内部に配設されている正極用集電体8が先行して溶融し(図4の(ロ))、極板部6と正極端子5との電気的な接続が切断される。次いで、電池セル1の内部の熱が外部に伝わって正極端子5が溶融すると(図4の(ハ))、溶融した正極端子5の一部が絶縁体4を乗り越えて導電性材料からなる蓋体3と導通状態となる(図5)。
As can be understood from the above description, in the
この実施例では、正極用集電体8が正極端子5よりも時間的に先行して溶融するのに、電池セル1の熱の伝達メカニズムつまり内部で発生した熱が外部まで拡散して正極端子5が溶融し始める時間的な遅れのメカニズムを使ってショートの発生を防止するようにしているが、これに代えて、正極集電体8を正極端子5よりも相対的に低い温度で溶融する金属で作るようにしてもよい。すなわち、正極集電体8の材料として、正極端子5の材料の融点よりも低い材料を選択するようにしてもよい。
In this embodiment, the positive electrode
如上のように実施例の電池セル1によれば、故障により発熱現象が現れて正極用集電体8が断線し、次いで、正極端子5が溶融して、導電性材料からなる蓋体3と導通状態になったときには、当該電池セル1の導電性の蓋体3及びケース本体2によって、内部の極板部6をバイパスする導電回路が形成され、バッテリは、当該電池セル1が無い状態で動作し続けることになる。
As described above, according to the
したがって、バッテリを構成する全ての電池セル1がその内部構造によって自己診断機能及びバイパス回路生成機能を持つことになり、従来のように各電池セル毎に温度監視機構やバイパス回路を設ける必要が無くなるため、バッテリの構造を簡素化することができる。
Therefore, all the
1 電池セル
2 導電性のケース本体
3 導電性の蓋体
4 絶縁体
5 正極端子
6 極板部
7 負極用集電体
8 正極用集電体
DESCRIPTION OF
Claims (4)
電気エネルギを蓄積した極板部と、
該極板部を絶縁状態で収容する導電性の電池ケースと、
該電池ケースに設けられて、隣接する電池セルと接続するための正極及び負極の接続端子と、
前記正極又は前記負極の接続端子と前記電池ケースとの間に設けられた絶縁体と、
前記極板部と前記正極及び負極の接続端子とを導通させる正極用及び負極用の導体とを有し、
前記絶縁体を介して前記電池ケースに設けられた前記正極又は前記負極の接続端子と、前記正極用及び/又は負極用の導体が、前記極板部の異常発熱によって溶融する導電性材料で作られ、
前記正極又は負極の接続端子が溶融することにより、該正極又は負極の接続端子と前記電池ケースとが導通状態になることを特徴とするバッテリの電池セルバイパス構造。 In a battery configured by connecting a plurality of battery cells having a positive electrode terminal and a negative electrode terminal, a circuit that bypasses the failed battery cell so that it functions as a battery in other battery cells except the failed battery cell. A battery cell bypass structure for a battery that generates
An electrode plate that stores electrical energy;
A conductive battery case for accommodating the electrode plate portion in an insulated state; and
Provided in the battery case, positive and negative connection terminals for connecting to adjacent battery cells,
An insulator provided between the positive electrode or the connection terminal of the negative electrode and the battery case;
A conductor for a positive electrode and a negative electrode for electrically connecting the electrode plate part and the connection terminals of the positive electrode and the negative electrode;
The positive electrode or the negative electrode connection terminal provided on the battery case via the insulator and the positive electrode and / or negative electrode conductor are made of a conductive material that melts due to abnormal heat generation of the electrode plate. And
A battery cell bypass structure for a battery, wherein the positive or negative connection terminal is melted to bring the positive or negative connection terminal into conduction.
前記極板部の異常発熱によって溶融する導電性材料で作られた前記正極又は前記負極の接続端子が溶融する、請求項1又は2に記載のバッテリの電池セルバイパス構造。 Due to abnormal heat generation of the electrode plate part, the conductor for the positive electrode and / or the negative electrode is melted in advance,
3. The battery cell bypass structure for a battery according to claim 1, wherein a connection terminal of the positive electrode or the negative electrode made of a conductive material that melts due to abnormal heat generation of the electrode plate portion melts.
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2006204707A JP2008034183A (en) | 2006-07-27 | 2006-07-27 | Battery cell bypass structure of battery |
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101112447B1 (en) | 2006-11-13 | 2012-02-20 | 주식회사 엘지화학 | Secondary Battery of Improved Safety |
JP2022549026A (en) * | 2019-11-29 | 2022-11-22 | 寧徳時代新能源科技股▲分▼有限公司 | BATTERY MODULE, DEVICE AND FAILURE HANDLING METHOD FOR FAILURE BATTERY CELLS |
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2006
- 2006-07-27 JP JP2006204707A patent/JP2008034183A/en active Pending
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---|---|---|---|---|
KR101112447B1 (en) | 2006-11-13 | 2012-02-20 | 주식회사 엘지화학 | Secondary Battery of Improved Safety |
JP2022549026A (en) * | 2019-11-29 | 2022-11-22 | 寧徳時代新能源科技股▲分▼有限公司 | BATTERY MODULE, DEVICE AND FAILURE HANDLING METHOD FOR FAILURE BATTERY CELLS |
US11588186B2 (en) | 2019-11-29 | 2023-02-21 | Contemporary Amperex Technology Co., Limited | Battery module, device, and failure handling method for failed battery cell |
JP7256335B2 (en) | 2019-11-29 | 2023-04-11 | 寧徳時代新能源科技股▲分▼有限公司 | BATTERY MODULE, DEVICE AND FAILURE HANDLING METHOD FOR FAILURE BATTERY CELLS |
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