JP2010003546A

JP2010003546A - 電池パック

Info

Publication number: JP2010003546A
Application number: JP2008161467A
Authority: JP
Inventors: Toshihiro Inoue; 利弘井上
Original assignee: Panasonic Corp
Current assignee: Panasonic Corp
Priority date: 2008-06-20
Filing date: 2008-06-20
Publication date: 2010-01-07
Also published as: US20110104529A1; EP2284941A4; WO2009153911A1; EP2284941A1

Abstract

【課題】互いに接続された複数の電池モジュールを収納する筐体の外側に出力端子が設けられた電池パックの安全性を向上させることができる電池パックを提供する。
【解決手段】電池パック１は、互いに接続されて１個の電力源として機能する複数の電池モジュール２Ａ〜２Ｄと、電池モジュールを収納する筐体３と、筐体の外側に設けられた、上記電力源の正極および負極の一対の出力端子４Ａ、４Ｂとを備える。ここで、筐体の内部で複数の電池モジュールを互いに接続するモジュール間接続手段、および筐体の内部で電池モジュールと一対の出力端子とを接続するモジュール−出力端子間接続手段の少なくとも一方に、作動状態と不作動状態の切り替えが可能な電流遮断手段６が設けられている。
【選択図】図１

Description

本発明は、電池パックに関し、さらに詳しくは、複数の電池モジュールを互いに接続して１個の電力源を構成した電池パックに関する。

現在、高電圧、高出力を得るために多数の二次電池を互いに接続してなる電池パックが、ハイブリッドカーなどの電源として使用されている。電池パックは、図７に示すように、それぞれが複数の二次電池（例えばニッケル水素蓄電池）からなる複数の電池モジュール３１Ａ、３１Ｂ、３１Ｃ、３１Ｄを互いに接続し、それを絶縁性の筐体３２に収納し、筐体の外側に正極および負極の一対の出力端子３３Ａ、３３Ｂを設け、電池モジュール３１Ａ、３１Ｂ、３１Ｃ、３１Ｄの充放電を電池モジュール制御部３４により制御するようにしたものである（例えば、特許文献１参照）。

このような電池パックは、高電圧、高出力の特性を発揮することができる一方で、出力端子に異物等が接触した場合には、外部に流れ出る電流や発熱量が大きなものとなるために、その取り扱いには十分な配慮が求められる。このため、例えば、工場等で充電がなされた後、電池パックの輸送が行われる際には、筐体外部の出力端子に異物が接触しないように出力端子を覆うことが行われる。しかしながら、そのような覆いは外れてしまうことがあるために万全の防御策を講じるには設計デザインと合理性が求められる。
覆いが外れないように厳重なものとすることも考えられるが、そのような覆いを余りにも厳重なものとすることは、覆いの設置および取り除きの手間を増大させるとともに、コストを増大させることにもつながるために現実的ではない。

特開２００１−１４５２１２号公報

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、互いに接続された複数の電池モジュールを収納する筐体の外側に出力端子が設けられた電池パックの安全性を向上させることができる電池パックを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の電池パックは、
互いに接続されて１個の電力源として機能する複数の電池モジュールと、
前記電池モジュールを収納する筐体と、
前記筐体の外側に設けられた、前記電力源の正極および負極の一対の出力端子と、
を備える電池パックであって、
前記筐体の内部で前記複数の電池モジュールを互いに接続するモジュール間接続手段、および前記筐体の内部で前記電池モジュールと前記一対の出力端子とを接続するモジュール−出力端子間接続手段の少なくとも一方に、作動状態と不作動状態の切り替えが可能な電流遮断手段を設けた。

ここで、前記電流遮断手段が、
前記モジュール間接続手段または前記モジュール−出力端子間接続手段の少なくとも一箇所を開路とした開路部分を含み、
前記電流遮断手段は、前記開路部分が導体により閉路とされて、前記作動状態から前記不作動状態に切り替わるのが好ましい。

また、前記電流遮断手段が、
前記モジュール間接続手段または前記モジュール−出力端子間接続手段の少なくとも一箇所を開路とした開路部分と、
前記開路部分に配されるヒューズとを含み、
前記電流遮断手段は、前記ヒューズが導体と取り替えられて、前記作動状態から前記不作動状態に切り替わるのも好ましい。

また、前記電流遮断手段が、
前記モジュール間接続手段または前記モジュール−出力端子間接続手段の少なくとも一箇所を開路とした開路部分と、
前記開路部分に配されるリレーとを含み、
前記電流遮断手段は、前記リレーが導体と取り替えられて、前記作動状態から前記不作動状態に切り替わるのも好ましい。

また、前記導電手段は、シャント抵抗などからなる電流検知装置から構成されるのが好ましく、前記導電手段が、金属からなる良導電体であるのも好ましい。

本発明によれば、電流遮断手段を作動状態とすることにより、筐体の外側に設けられた一対の出力端子から漏出する電流が電池パックの外部短絡による電流以下に制限されるので、電池モジュールが充電された電池パックを輸送する場合等に異物等が出力端子に接触しても、電流の漏出により重大な事故が発生するのを防止することができる。したがって、電池パックの安全性を向上させることができる。

また、電流遮断手段を不作動状態に切り替えることにより、電池パックを即座に通常通りに使用することが可能となる。

以下、図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。図１は、本発明の一実施の形態に係る電池パックの概略図である。
図１の電池パック１は、それぞれが複数の二次電池（例えばニッケル水素蓄電池）からなり、互いに接続されて１個の電力源を構成する複数（図示例では４つ）の電池モジュール２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄを備えている。電池モジュール２Ａ〜２Ｄは、筐体３に収納されており、その筐体３の外側に、電池モジュール２Ａ〜２Ｄにより構成される上記電力源の正極および負極の一対の出力端子４Ａ、４Ｂが設けられている。ここで、筐体３は、後で説明する開路部分６を接続する作業が可能なように、少なくとも開路部分６に臨む部分が開閉可能に構成されている。また、出力端子４Ａ、４Ｂを介した電池モジュール２Ａ〜２Ｄの充放電は、電池モジュール制御部１０により制御される。なお、図１は、筐体３の内部を透視した、電池パック１の平面図を示している。

より具体的には、直列に接続された電池モジュール２Ａ〜２Ｄの一端側の電池モジュール２Ａの一方の端子（例えば正極端子）８Ｃが接続線５Ｃを介して一方の出力端子４Ａと接続され、電池モジュール２Ａ〜２Ｄの他端側の電池モジュール２Ｄの図示しない他方の端子（例えば負極端子）が電池モジュール制御部１０および接続線５Ｄを介して他方の出力端子４Ｂと接続されている。なお、図１は、簡略化のために４つの電池モジュール２Ａ〜２Ｄを直列に接続して１個の電力源を構成する場合を示している。しかしながら、本発明は、このような接続形態のみに限らず、後で説明するように直列と並列とを混合して使用した接続形態の電池パックにも適用することができる。

また、電池モジュール２Ａ〜２Ｄの間は、導線５Ａにより電池モジュール２Ａの他方の端子８Ｄと電池モジュール２Ｂの一方の端子８Ｅとが接続され、導線５Ｂにより電池モジュール２Ｂの他方の端子８Ｆと電池モジュール２Ｃの一方の端子８Ｇとが接続される。しかしながら、電池モジュール２Ｃの他方の端子８Ａと電池モジュール２Ｄの一方の端子８Ｂとの間は接続されておらず、これにより、筐体３の内部で電池モジュール２Ａ〜２Ｄを互いに接続するモジュール間接続手段に、その一箇所を開路とした開路部分６が形成される。この状態（作動状態）では、出力端子４Ａ、４Ｂ間には電位差は発生せず、上記モジュール間接続手段の電流は遮断される。

また、図２に示すように、例えば電流センサとして使用されるシャント抵抗７の両端部を電池モジュール２Ｃおよび電池モジュール２Ｄの各端子８Ａ、８Ｂに接続することにより、開路部分６は閉路（電流が流れ得る状態）となる。この状態（不作動状態）では、出力端子４Ａ、４Ｂ間に電位差が発生し、上記モジュール間接続手段の電流は遮断されない。

このように、開路部分６を、電池モジュール２Ａ〜２Ｄを互いに接続するモジュール間接続手段に設けることによって、例えば工場等で電池パック１を充電した後に電池パック１を輸送するときには、開路部分６をそのままの状態にして電池パック１を輸送する。これにより、出力端子４Ａ、４Ｂに異物等が接触しないように出力端子４Ａ、４Ｂを覆う図示しない覆いを設けた場合に、たとえその覆いが外れて出力端子４Ａ、４Ｂに異物等が接触しても、出力端子４Ａ、４Ｂから外部に電流が漏出するのを防止することができる。

また、電池パック１を例えば図示しないハイブリッドカーに搭載する際には、筐体３を開き、シャント抵抗からなる電流検知装置７により電池モジュール２Ｃおよび電池モジュール２Ｄの各端子８Ａ、８Ｂの間を閉路とした後、筐体３を閉じる。これによって、電池パック１は使用可能な状態となる。

以上、本発明を実施の形態により説明したが、本発明は種々改変が可能である。例えば、上記実施の形態では電池モジュール２Ａ〜２Ｄを互いに接続するモジュール間接続手段に開路部分６を設けるものとしたが、図３に示すように、例えば一方の出力端子４Ａと電池モジュール２Ａの一方の端子８Ｃとを接続する接続手段（モジュール−出力端子間接続手段）に開路部分６を形成するようにしてもよい。この構成によっても、上記実施の形態と同様の効果を発揮することができる。

また、開路部分６に、図４に示すヒューズを配して、所定値以上の電流が流れたときに、電流を遮断するようにしてもよい。さらに、開路部分６に、リレーを配して、電池パック１の輸送中は開路部分６を開路とし、電池パック１を使用する際には開路部分６を閉路とするようにしてもよい。
また、開路部分６は、シャント抵抗からなる電流検知装置７により導通状態とするものとしたが、図５に示すような例えば銅板等の良導電体からなる導電部材１１により開路部分６を導通状態としてもよい。

また、図６に示すように、電池モジュール２を直列および並列に接続して電力源を構成し、その電力源と出力端子４Ａ、４Ｂの一方とを接続する接続手段（モジュール−出力端子間接続手段）に開路部分６を形成するようにしてもよい。
また、電池パックを構成する電池はニッケル水素蓄電池に限られない。例えば、リチウムイオン電池やリチウムポリマー電池などのリチウム二次電池、あるいは制御弁式鉛蓄電池といった、高出力用途の二次電池から構成される電池パックに本発明は好適に適用することができる。

本発明の電池パックは、高電圧、高出力の特性を有する電池パックの安全性を向上させることができるので、ハイブリッドカー等の電源として利用される電池パックとして有用である。特に、ニッケル水素蓄電池の他、リチウムイオン電池やリチウムポリマー電池などのリチウム二次電池、あるいは制御弁式鉛蓄電池といった、高出力用途の二次電池から構成される電池パックの安全性の向上に寄与することができる。

本発明の一実施の形態にかかる電池パックの概略図であり、電源遮断手段が作動状態である場合を示す。同電池パックの概略図であり、電源遮断手段が不作動状態である場合を示す。同実施の形態の変形例における電池パックの要部拡大図である。同実施の形態の変形例に使用されるヒューズの平面図である。同実施の形態の変形例に使用される導電部材の平面図である。同実施の形態の変形例における電池モジュールの接続状態を示す、電池パックの概略図である。従来の電池パックの概略図である。

符号の説明

１電池パック
２電池モジュール
３筐体
４出力端子
６開路部分
７電流検知装置
９ヒューズ
１１導電部材

Claims

互いに接続されて１個の電力源として機能する複数の電池モジュールと、
前記電池モジュールを収納する筐体と、
前記筐体の外側に設けられた、前記電力源の正極および負極の一対の出力端子と、
を備える電池パックであって、
前記筐体の内部で前記複数の電池モジュールを互いに接続するモジュール間接続手段、および前記筐体の内部で前記電池モジュールと前記一対の出力端子とを接続するモジュール−出力端子間接続手段の少なくとも一方に、作動状態と不作動状態の切り替えが可能な電流遮断手段を設けた電池パック。
前記電流遮断手段が、
前記モジュール間接続手段または前記モジュール−出力端子間接続手段の少なくとも１箇所を開路とした開路部分を含み、
前記電流遮断手段は、前記開路部分が導体により閉路とされて、前記作動状態から前記不作動状態に切り替わる請求項１記載の電池パック。
前記電流遮断手段が、
前記モジュール間接続手段または前記モジュール−出力端子間接続手段の少なくとも一箇所を開路とした開路部分と、
前記開路部分に配されるヒューズとを含み、
前記電流遮断手段は、前記ヒューズが導体と取り替えられて、前記作動状態から前記不作動状態に切り替わる請求項１記載の電池パック。
前記電流遮断手段が、
前記モジュール間接続手段または前記モジュール−出力端子間接続手段の少なくとも一箇所を開路とした開路部分と、
前記開路部分に配されるリレーとを含み、
前記電流遮断手段は、前記リレーが導体と取り替えられて、前記作動状態から前記不作動状態に切り替わる請求項１記載の電池パック。
前記導体が、電流検知装置から構成される請求項２〜４のいずれかに記載の電池パック。
前記導体が、金属からなる良導電体である請求項２〜４のいずれかに記載の電池パック。