JP2017228391A - Manufacturing method of square battery, manufacturing method of vehicle, design support method of square battery, square battery, and vehicle - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、角型電池、当該角型電池を有する車両、それらの製造方法及び角型電池の設計支援方法に関する。 The present invention relates to a prismatic battery, a vehicle having the prismatic battery, a manufacturing method thereof, and a prismatic battery design support method.
特許文献1では、タブレス集電において、極板の上下端部に設けられた芯材露呈部が充放電容量を有さないため、体積当たりのエネルギ密度がリード集電に比べて小さくなることを課題としている([0006])。
In
前記課題を解決するため、特許文献1(要約)の角型電池では、芯材上に合剤層を有し、且つ、上下端面のいずれか一方に芯材露呈部からなる導電端縁を有する正極板及び負極板が、セパレータを介して捲回されている角型の電極群を備える。前記電極群は、正極板の導電端縁と負極板の導電端縁とが電極群の上下別々の方向に突出し、前記それぞれの導電端縁に集電素子が溶接されたものである。前記電極群は、角形のケースに、前記ケースの最大面積面の長辺(H)と前記電極群の上下方向が一致するように収納してなる。前記ケースの最大面積面の長辺(H)と短辺(W)の比H/Wは、下記の(式1)を満足する。
1.94≦H/W≦3.49 ・・・・・・(式1)
In order to solve the above problems, the prismatic battery of Patent Document 1 (Abstract) has a mixture layer on the core material, and has a conductive edge composed of a core material exposed portion on one of the upper and lower end surfaces. The positive electrode plate and the negative electrode plate include a square electrode group wound with a separator interposed therebetween. In the electrode group, the conductive edge of the positive electrode plate and the conductive edge of the negative electrode plate protrude in different upper and lower directions of the electrode group, and current collecting elements are welded to the respective conductive edge. The electrode group is housed in a rectangular case so that the long side (H) of the maximum area surface of the case coincides with the vertical direction of the electrode group. The ratio H / W of the long side (H) and the short side (W) of the maximum area surface of the case satisfies the following (Formula 1).
1.94 ≦ H / W ≦ 3.49 (Formula 1)
特許文献2では、振動環境下で集電体や発電要素が破損してしまうことを防止することが企図された蓄電素子としての角型電池が開示されている(要約)。特許文献2の蓄電素子1は、出力端子5a、5bを上にし、最も大きな面を正面にして見たとき、横長形状(高さよりも幅が大きい形状)となっている(図1)。
Patent Document 2 discloses a prismatic battery as a power storage element that is intended to prevent a current collector or a power generation element from being damaged under a vibration environment (summary). The
上記のように、特許文献1では、角型ケースの最大面積面の長辺(H)と短辺(W)の比H/Wに基づいて体積エネルギ密度の改善を図っている。しかしながら、角型電池では、未だ体積エネルギ密度を改善する余地がある。特許文献2では、体積エネルギ密度については特に検討されていない。
As described above, in
本発明は上記のような課題を考慮してなされたものであり、体積エネルギ密度の改善が可能な角型電池、当該角型電池を有する車両、それらの製造方法及び角型電池の設計支援方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and a prismatic battery capable of improving volume energy density, a vehicle having the prismatic battery, a manufacturing method thereof, and a design support method for the prismatic battery. The purpose is to provide.
本発明に係る角型電池の製造方法は、
セパレータを介して向かい合う矩形状の正極電極及び矩形状の負極電極が積層している積層電極体と、
前記正極電極それぞれの短辺の一端側から突出する複数の正極タブが接続される正極端子と、
前記正極タブと同じ側の前記負極電極それぞれの短辺の他端側から突出する複数の負極タブが接続される負極端子と、
前記積層電極体を収容する直方体状のセルケースと
を有する角型電池の製造方法であって、
前記角型電池を設計する設計ステップと、
前記設計ステップで設計した前記角型電池を製造する製造ステップと
を備え、
前記セルケースの6つの面を、
前記正極電極及び前記負極電極と平行な第1面及び第2面と、
前記正極端子及び前記負極端子が配置される第3面と、
前記第3面と反対側の第4面と、
前記第1面、前記第2面、前記第3面及び前記第4面と垂直な第5面及び第6面と
定義し、且つ
前記第1面及び前記第2面と前記第3面及び前記第4面とが接する辺の長さを前記セルケースの幅と、
前記第1面及び前記第2面と前記第5面及び前記第6面とが接する辺の長さを前記セルケースの高さと、
前記正極電極及び前記負極電極の積層方向の長さを前記セルケースの奥行きと
定義するとき、
前記設計ステップは、
前記角型電池の基準容量を設定する基準容量設定ステップと、
前記セルケースの幅及び前記積層電極体の幅を設定する第1寸法設定ステップと、
前記セルケースの高さ及び奥行き並びに前記積層電極体の高さ及び奥行きを設定する第2寸法設定ステップと
を含み、
前記第2寸法設定ステップは、前記第1寸法設定ステップで設定された前記積層電極体の幅を条件として前記基準容量を満たす前記積層電極体の高さ及び奥行きの組合せに対応する前記セルケースの高さ及び奥行きのアスペクト比のうち前記角型電池の体積エネルギ密度が密度閾値以上となる前記アスペクト比を選択して、当該アスペクト比に対応する前記セルケースの高さ及び奥行きを設定するケース高さ・奥行き設定ステップを含む
ことを特徴とする。
The manufacturing method of the prismatic battery according to the present invention is as follows:
A laminated electrode body in which a rectangular positive electrode and a rectangular negative electrode facing each other through a separator are laminated;
A positive electrode terminal to which a plurality of positive electrode tabs protruding from one end side of each short side of the positive electrode are connected;
A negative electrode terminal to which a plurality of negative electrode tabs projecting from the other end side of each short side of the negative electrode on the same side as the positive electrode tab are connected;
A rectangular battery manufacturing method having a rectangular parallelepiped cell case that houses the laminated electrode body,
A design step of designing the prismatic battery;
A manufacturing step for manufacturing the prismatic battery designed in the design step, and
The six sides of the cell case
A first surface and a second surface parallel to the positive electrode and the negative electrode;
A third surface on which the positive terminal and the negative terminal are disposed;
A fourth surface opposite to the third surface;
The first surface, the second surface, the third surface, the fifth surface and the sixth surface perpendicular to the fourth surface are defined, and the first surface, the second surface, the third surface, and the The length of the side where the fourth surface is in contact with the width of the cell case,
The length of the side where the first surface and the second surface are in contact with the fifth surface and the sixth surface is the height of the cell case,
When defining the length in the stacking direction of the positive electrode and the negative electrode as the depth of the cell case,
The design step includes
A reference capacity setting step for setting a reference capacity of the square battery;
A first dimension setting step for setting a width of the cell case and a width of the laminated electrode body;
A second dimension setting step for setting the height and depth of the cell case and the height and depth of the laminated electrode body,
In the second dimension setting step, the cell case of the cell case corresponding to a combination of the height and depth of the stacked electrode body that satisfies the reference capacity on the condition of the width of the stacked electrode body set in the first dimension setting step. Case height for selecting the aspect ratio at which the volume energy density of the prismatic battery is equal to or higher than a density threshold among the aspect ratios of height and depth, and setting the height and depth of the cell case corresponding to the aspect ratio It includes a depth / depth setting step.
本発明によれば、まず、角型電池の基準容量並びにセルケースの幅及び積層電極体の幅(換言すると、正極電極及び負極電極の幅)を設定する。次いで、設定された積層電極体の幅を条件として基準容量を満たす積層電極体の高さ及び奥行きの組合せに対応するセルケースの高さ及び奥行きのアスペクト比のうち角型電池の体積エネルギ密度が密度閾値以上となるアスペクト比を選択して、当該アスペクト比に対応するセルケースの高さ及び奥行きを設定する。これにより、角型電池の基準容量を満たしつつ、高い体積エネルギ密度を実現可能となる。 According to the present invention, first, the reference capacity of the square battery, the width of the cell case, and the width of the laminated electrode body (in other words, the width of the positive electrode and the negative electrode) are set. Next, the volume energy density of the prismatic battery among the aspect ratios of the height and depth of the cell case corresponding to the combination of the height and depth of the laminated electrode body satisfying the reference capacity on the condition of the set width of the laminated electrode body is An aspect ratio that is equal to or higher than the density threshold is selected, and the height and depth of the cell case corresponding to the aspect ratio are set. Thereby, it is possible to realize a high volume energy density while satisfying the reference capacity of the prismatic battery.
角型電池において、正極端子、負極端子、正極タブ、負極タブ及びセルケースは、発電に直接寄与しない。このため、例えば、正極端子、負極端子、正極タブ及び負極タブの寸法並びにセルケースの幅及び奥行きを固定した状態又はそれに近い状態でセルケース(及び積層電極体)の高さを増加させると、積層電極体に対する正極端子、負極端子、正極タブ及び負極タブの体積(又は面積)の割合は減少し、その結果、体積エネルギ密度が向上する。 In the prismatic battery, the positive electrode terminal, the negative electrode terminal, the positive electrode tab, the negative electrode tab, and the cell case do not directly contribute to power generation. For this reason, for example, when the height of the cell case (and the laminated electrode body) is increased in a state where the dimensions of the positive electrode terminal, the negative electrode terminal, the positive electrode tab and the negative electrode tab and the width and depth of the cell case are fixed or close thereto, The ratio of the volume (or area) of the positive electrode terminal, the negative electrode terminal, the positive electrode tab, and the negative electrode tab to the laminated electrode body is decreased, and as a result, the volume energy density is improved.
また、正極端子、負極端子、正極タブ及び負極タブの寸法並びにセルケースの幅及び高さを固定した状態又はそれに近い状態でセルケース(及び積層電極体)の奥行きを減少させると、角型電池全体におけるセルケースの体積の割合は増加し、その結果、体積エネルギ密度が低下する。 Further, when the depth of the cell case (and the laminated electrode body) is reduced in a state where the dimensions of the positive electrode terminal, the negative electrode terminal, the positive electrode tab and the negative electrode tab and the width and height of the cell case are fixed or close to each other, The proportion of the volume of the cell case in the whole increases, and as a result, the volume energy density decreases.
これらのため、セルケースの高さ及び奥行きのアスペクト比によって、角型電池全体の体積エネルギ密度が変化する。 For these reasons, the volume energy density of the entire rectangular battery varies depending on the aspect ratio of the height and depth of the cell case.
本発明によれば、基準容量及びセルケースの幅を設定した上で、これらに対応するセルケースの高さ及び奥行きのアスペクト比のうち角型電池の体積エネルギ密度が密度閾値以上となるアスペクト比を選択して、当該アスペクト比に対応するセルケースの高さ及び奥行きを設定する。これにより、角型電池の基準容量を満たしつつ、高い体積エネルギ密度を実現可能となる。加えて、セルケースの幅についての設計の自由度を向上することができる。 According to the present invention, after setting the reference capacity and the width of the cell case, the aspect ratio in which the volume energy density of the prismatic battery is equal to or higher than the density threshold among the aspect ratios of the height and depth of the corresponding cell case. Is selected, and the height and depth of the cell case corresponding to the aspect ratio are set. Thereby, it is possible to realize a high volume energy density while satisfying the reference capacity of the prismatic battery. In addition, the degree of freedom in designing the width of the cell case can be improved.
前記セルケースの高さよりも幅を短く設定してもよい。これにより、正極端子(又は正極タブ)と負極端子(又は負極タブ)との間の距離を短くすることが可能となる。従って、正極端子(又は正極タブ)と負極端子(又は負極タブ)との間の隙間を小さくして(無駄な空間を減らすことで)、より高い体積エネルギ密度を実現可能となる。 The width may be set shorter than the height of the cell case. Thereby, it becomes possible to shorten the distance between a positive electrode terminal (or positive electrode tab) and a negative electrode terminal (or negative electrode tab). Therefore, the gap between the positive electrode terminal (or positive electrode tab) and the negative electrode terminal (or negative electrode tab) is reduced (by reducing useless space), and a higher volume energy density can be realized.
前記ケース高さ・奥行き設定ステップで選択される前記アスペクト比は、5〜12の範囲から選択されてもよい。これにより、発電に直接寄与しない部分(正極端子、負極端子、正極タブ、負極タブ、セルケース等)が角型電池に占める体積割合を最小又はその近傍の値とし易くなる。従って、角型電池全体での体積エネルギ密度を向上することが可能となる。 The aspect ratio selected in the case height / depth setting step may be selected from a range of 5 to 12. Thereby, it becomes easy to make the volume ratio which the part (a positive electrode terminal, a negative electrode terminal, a positive electrode tab, a negative electrode tab, a cell case, etc.) which does not contribute directly to electric power generation occupies to the minimum or its vicinity. Therefore, it is possible to improve the volume energy density of the entire square battery.
前記第1寸法設定ステップで選択される前記セルケースの幅は、20〜80ミリメートルの範囲から選択されてもよい。これにより、車両等の比較的大容量の用途に用いる角型電池について、角型電池の基準容量を満たしつつ、高い体積エネルギ密度を実現可能となる。 The width of the cell case selected in the first dimension setting step may be selected from a range of 20 to 80 millimeters. Thereby, about the square battery used for comparatively large capacity | capacitance uses, such as a vehicle, it becomes possible to implement | achieve a high volume energy density, satisfy | filling the reference | standard capacity | capacitance capacity | capacitance of a square battery.
本発明に係る車両の製造方法は、
前記角型電池を搭載した車両の製造方法であって、
前記角型電池を設計する設計ステップと、
前記設計ステップで設計した前記角型電池を複数製造する角型電池製造ステップと
複数の前記角型電池を組み合わせて電池ユニットを製造する電池ユニット製造ステップと
前記電池ユニットを前記車両に配置する電池ユニット配置ステップと
を備え、
前記設計ステップは、
前記角型電池の基準容量を設定する基準容量設定ステップと、
前記セルケースの幅及び前記積層電極体の幅を設定する第1寸法設定ステップと、
前記セルケースの高さ及び奥行き並びに前記積層電極体の高さ及び奥行きを設定する第2寸法設定ステップと
を有し、
前記第2寸法設定ステップは、前記第1寸法設定ステップで設定された前記積層電極体の幅を条件として前記基準容量を満たす前記積層電極体の高さ及び奥行きの組合せに対応する前記セルケースの高さ及び奥行きのアスペクト比のうち前記角型電池の体積エネルギ密度が密度閾値以上となる前記アスペクト比を選択して、当該アスペクト比に対応する前記セルケースの高さ及び奥行きを設定するケース高さ・奥行き設定ステップを含み、
前記電池ユニット製造ステップは、前記セルケースの奥行き方向に向かって前記角型電池を複数配列する角型電池配列ステップを含み、
前記電池ユニット配置ステップでは、前記セルケースの幅方向が前記車両の高さ方向と一致し、前記セルケースの奥行き方向が前記車両の幅方向又は前後方向と一致するように前記電池ユニットを前記車両に配置する
ことを特徴とする。
A vehicle manufacturing method according to the present invention includes:
A method of manufacturing a vehicle equipped with the square battery,
A design step of designing the prismatic battery;
A square battery manufacturing step for manufacturing a plurality of the square batteries designed in the design step, a battery unit manufacturing step for manufacturing a battery unit by combining a plurality of the square batteries, and a battery unit for arranging the battery units in the vehicle A placement step and
The design step includes
A reference capacity setting step for setting a reference capacity of the square battery;
A first dimension setting step for setting a width of the cell case and a width of the laminated electrode body;
A second dimension setting step for setting the height and depth of the cell case and the height and depth of the laminated electrode body,
In the second dimension setting step, the cell case of the cell case corresponding to a combination of the height and depth of the stacked electrode body that satisfies the reference capacity on the condition of the width of the stacked electrode body set in the first dimension setting step. Case height for selecting the aspect ratio at which the volume energy density of the prismatic battery is equal to or higher than a density threshold among the aspect ratios of height and depth, and setting the height and depth of the cell case corresponding to the aspect ratio Including depth and depth setting steps,
The battery unit manufacturing step includes a square battery arrangement step of arranging a plurality of the square batteries in the depth direction of the cell case,
In the battery unit arranging step, the battery unit is placed in the vehicle so that a width direction of the cell case coincides with a height direction of the vehicle, and a depth direction of the cell case coincides with a width direction or a front-rear direction of the vehicle. It is characterized by being arranged in
これにより、上述した角型電池の製造方法の効果に加え、以下の効果を奏することができる。すなわち、本発明によれば、セルケースの幅方向が車両の高さ方向と一致し、セルケースの奥行き方向が車両の幅方向又は前後方向と一致するように電池ユニットを車両に配置する。これにより、セルケースの高さ及び奥行きよりも先に設定するセルケースの幅を車両の上下方向に一致させる。従って、車両における電池ユニットの高さを先に設定することで高さ方向における電池ユニットの設計自由度を上げると共に、電池ユニットの要求容量に応じて角型電池の個数を変化させることで、電池ユニットの要求容量の自由度を向上させることが可能となる。 Thereby, in addition to the effect of the manufacturing method of the square battery mentioned above, there can exist the following effects. That is, according to the present invention, the battery unit is arranged in the vehicle so that the width direction of the cell case matches the height direction of the vehicle, and the depth direction of the cell case matches the width direction of the vehicle or the front-rear direction. Thereby, the width | variety of the cell case set ahead of the height and depth of a cell case is made to correspond with the up-down direction of a vehicle. Therefore, by setting the height of the battery unit in the vehicle first, the degree of freedom in designing the battery unit in the height direction is increased, and the number of square batteries is changed according to the required capacity of the battery unit. It is possible to improve the degree of freedom of the required capacity of the unit.
前記電池ユニット配置ステップでは、前記電池ユニットを車室の下部に配置してもよい。これにより、電池ユニットの高さ(セルケースの幅)を適宜調整可能となり、車室の設計自由度を向上可能となる。 In the battery unit arranging step, the battery unit may be arranged in a lower part of a passenger compartment. Thereby, the height of the battery unit (the width of the cell case) can be adjusted as appropriate, and the degree of freedom in designing the passenger compartment can be improved.
本発明に係る角型電池の設計支援方法は、
前記角型電池の設計を、設計支援装置を用いて支援する角型電池の設計支援方法であって、
前記設計支援装置は、
前記角型電池の基準容量及び前記セルケースの幅の入力をユーザから受け付け、
前記基準容量及び前記セルケースの幅に対応する前記セルケースの高さ及び奥行きのアスペクト比と前記角型電池の体積エネルギ密度の関係図と、前記アスペクト比の入力欄とを表示し、
前記ユーザが入力した前記アスペクト比に対応する前記セルケースの高さ及び奥行きを算出して表示又は出力する、又は、
前記設計支援装置は、
前記角型電池の基準容量及び前記セルケースの幅の入力を前記ユーザから受け付け、
前記基準容量及び前記セルケースの幅に対応して前記角型電池の体積エネルギ密度が密度閾値以上となる前記セルケースの高さ及び奥行きを算出して表示又は出力する
ことを特徴とする。
A design support method for a prismatic battery according to the present invention includes:
A design support method for a prismatic battery that supports the design of the prismatic battery using a design support device,
The design support apparatus includes:
Accepting input from the user of the reference capacity of the square battery and the width of the cell case,
The relationship between the aspect ratio of the height and depth of the cell case corresponding to the reference capacity and the width of the cell case and the volumetric energy density of the prismatic battery, and an input field for the aspect ratio are displayed.
Calculate and display or output the height and depth of the cell case corresponding to the aspect ratio input by the user, or
The design support apparatus includes:
Accepting input from the user of the reference capacity of the square battery and the width of the cell case,
The height and depth of the cell case where the volume energy density of the prismatic battery is equal to or higher than a density threshold corresponding to the reference capacity and the width of the cell case are calculated and displayed or output.
本発明によれば、まず、角型電池の基準容量並びにセルケースの幅及び積層電極体の幅(換言すると、正極電極及び負極電極の幅)の入力をユーザから受け付ける。次いで、入力された基準容量及びセルケースの幅に対応するセルケースの高さ及び奥行きのうち、角型電池の体積エネルギ密度が密度閾値以上となるセルケースの高さ及び奥行きを、ユーザによるアスペクト比の入力に基づいて算出して表示又は出力することができる又は設計支援装置自ら算出して表示又は出力する。これにより、ユーザが求める基準容量及びセルケースの幅を実現しつつ、高い体積エネルギ密度を有する角型電池の設計を支援可能となる。 According to the present invention, first, the input of the reference capacity of the rectangular battery, the width of the cell case, and the width of the laminated electrode body (in other words, the width of the positive electrode and the negative electrode) is received from the user. Next, among the height and depth of the cell case corresponding to the input reference capacity and the width of the cell case, the height and depth of the cell case where the volume energy density of the prismatic battery is equal to or higher than the density threshold are determined by the aspect by the user. It can be calculated and displayed or output based on the ratio input, or can be calculated and displayed or output by the design support apparatus itself. Thereby, it becomes possible to support the design of the prismatic battery having a high volumetric energy density while realizing the reference capacity and the width of the cell case required by the user.
本発明に係る角型電池は、前記積層電極体と、前記正極端子と、前記負極端子と、前記セルケースとを有するものであって、
前記セルケースの高さ及び奥行きのアスペクト比が5〜12の範囲に含まれる
ことを特徴とする。
The prismatic battery according to the present invention includes the laminated electrode body, the positive electrode terminal, the negative electrode terminal, and the cell case,
The aspect ratio of the height and depth of the cell case is included in the range of 5 to 12.
本発明によれば、セルケースの高さ及び奥行きのアスペクト比が5〜12の範囲に含まれるため、その他のアスペクト比の場合と比較して、高い体積エネルギ密度を実現可能となる。 According to the present invention, since the aspect ratio of the height and depth of the cell case is included in the range of 5 to 12, a higher volume energy density can be realized as compared with other aspect ratios.
角型電池において、正極端子、負極端子、正極タブ、負極タブ及びセルケースは、発電に直接寄与しない。このため、例えば、正極端子、負極端子、正極タブ及び負極タブの寸法並びにセルケースの幅及び奥行きを固定した状態又はそれに近い状態でセルケース(及び積層電極体)の高さを増加させると、積層電極体に対する正極端子、負極端子、正極タブ及び負極タブの体積(又は面積)の割合は減少し、その結果、体積エネルギ密度が向上する。 In the prismatic battery, the positive electrode terminal, the negative electrode terminal, the positive electrode tab, the negative electrode tab, and the cell case do not directly contribute to power generation. For this reason, for example, when the height of the cell case (and the laminated electrode body) is increased in a state where the dimensions of the positive electrode terminal, the negative electrode terminal, the positive electrode tab and the negative electrode tab and the width and depth of the cell case are fixed or close thereto, The ratio of the volume (or area) of the positive electrode terminal, the negative electrode terminal, the positive electrode tab, and the negative electrode tab to the laminated electrode body is decreased, and as a result, the volume energy density is improved.
また、正極端子、負極端子、正極タブ及び負極タブの寸法並びにセルケースの幅及び高さを固定した状態又はそれに近い状態でセルケース(及び積層電極体)の奥行きを減少させると、角型電池全体におけるセルケースの体積の割合は増加し、その結果、体積エネルギ密度が低下する。 Further, when the depth of the cell case (and the laminated electrode body) is reduced in a state where the dimensions of the positive electrode terminal, the negative electrode terminal, the positive electrode tab and the negative electrode tab and the width and height of the cell case are fixed or close to each other, The proportion of the volume of the cell case in the whole increases, and as a result, the volume energy density decreases.
これらのため、セルケースの高さ及び奥行きのアスペクト比によって、角型電池全体の体積エネルギ密度が変化する。 For these reasons, the volume energy density of the entire rectangular battery varies depending on the aspect ratio of the height and depth of the cell case.
本発明によれば、セルケースの高さ及び奥行きのアスペクト比が5〜12の範囲に含まれる。これにより、発電に直接寄与しない部分(正極端子、負極端子、正極タブ、負極タブ、セルケース等)が角型電池に占める体積割合を最小又はその近傍の値とし易くなる。従って、角型電池全体での体積エネルギ密度を向上することが可能となる。 According to the present invention, the aspect ratio of the height and depth of the cell case is included in the range of 5 to 12. Thereby, it becomes easy to make the volume ratio which the part (a positive electrode terminal, a negative electrode terminal, a positive electrode tab, a negative electrode tab, a cell case, etc.) which does not contribute directly to electric power generation occupies to the minimum or its vicinity. Therefore, it is possible to improve the volume energy density of the entire square battery.
前記セルケースの幅は、20〜80ミリメートルの範囲に含まれてもよい。これにより、車両等の比較的大容量の用途に用いる角型電池について、角型電池の基準容量を満たしつつ、高い体積エネルギ密度を実現可能となる。 The width of the cell case may be included in a range of 20 to 80 millimeters. Thereby, about the square battery used for comparatively large capacity | capacitance uses, such as a vehicle, it becomes possible to implement | achieve a high volume energy density, satisfy | filling the reference | standard capacity | capacitance capacity | capacitance of a square battery.
本発明に係る角型電池は、前記積層電極体と、前記正極端子と、前記負極端子と、前記セルケースとを有するものであって、
前記セルケースの幅は、前記セルケースの高さよりも短く且つ20〜80ミリメートルの範囲に含まれる
ことを特徴とする。
The prismatic battery according to the present invention includes the laminated electrode body, the positive electrode terminal, the negative electrode terminal, and the cell case,
The width of the cell case is shorter than the height of the cell case and is included in a range of 20 to 80 millimeters.
本発明によれば、セルケースの幅は、セルケースの高さよりも短い。これにより、正極端子(又は正極タブ)と負極端子(又は負極タブ)との間の距離を短くすることができる。従って、正極端子(又は正極タブ)と負極端子(又は負極タブ)との間の隙間を小さくして(無駄な空間を減らすことで)、より高い体積エネルギ密度を実現可能となる。 According to the present invention, the width of the cell case is shorter than the height of the cell case. Thereby, the distance between a positive electrode terminal (or positive electrode tab) and a negative electrode terminal (or negative electrode tab) can be shortened. Therefore, the gap between the positive electrode terminal (or positive electrode tab) and the negative electrode terminal (or negative electrode tab) is reduced (by reducing useless space), and a higher volume energy density can be realized.
また、セルケースの幅は、20〜80ミリメートルの範囲に含まれる。このため、車両等の比較的大容量の用途に用いる角型電池について、高い体積エネルギ密度を実現可能となる。 Moreover, the width | variety of a cell case is contained in the range of 20-80 millimeters. For this reason, it is possible to realize a high volume energy density for a prismatic battery used for a relatively large capacity application such as a vehicle.
本発明に係る車両は、前記角型電池を複数有するものであって、
前記セルケースの幅方向を垂直方向に合わせ、奥行き方向及び高さ方向を水平方向に合わせると共に、前記セルケースの奥行き方向に沿って前記角型電池を整列配置させる
ことを特徴とする。
A vehicle according to the present invention includes a plurality of the square batteries,
The width direction of the cell case is aligned with the vertical direction, the depth direction and the height direction are aligned with the horizontal direction, and the prismatic batteries are aligned and arranged along the depth direction of the cell case.
これにより、セルケースの幅方向が車両の上下方向に一致することとなる。このため、セルケースの幅を調整することで、車両の上下方向の厚みを抑えることが可能となる。また、角型電池を整列配置することで、車両の床下配置等が可能となり、レイアウトの自由度を向上させることができる。 Thereby, the width direction of a cell case will correspond with the up-down direction of a vehicle. For this reason, it is possible to suppress the vertical thickness of the vehicle by adjusting the width of the cell case. Further, by arranging the square batteries in an aligned manner, it is possible to arrange the vehicle under the floor and the like, and the degree of layout freedom can be improved.
本発明に係る角型電池の製造方法は、
前記角型電池の製造方法であって、
前記角型電池を設計する設計ステップと、
前記設計ステップで設計した前記角型電池を製造する製造ステップと
を備え、
前記設計ステップは、
前記角型電池の基準容量を設定する基準容量設定ステップと、
前記セルケース及び前記積層電極体の幅、高さ及び奥行きの1つである第1寸法を設定する第1設定ステップと、
前記セルケース及び前記積層電極体の幅、高さ及び奥行きのうち残りの2つである第2寸法及び第3寸法を設定する第2設定ステップと
を含み、
前記第2設定ステップでは、前記第1設定ステップで設定された前記第1寸法を条件として前記基準容量を満たす前記積層電極体の高さ及び奥行きの組合せに対応する前記セルケースの高さ及び奥行きのアスペクト比のうち、前記角型電池の体積エネルギ密度が密度閾値以上となる前記アスペクト比に対応する前記セルケースの高さ及び奥行きとなるように前記第2寸法及び前記第3寸法を設定する
ことを特徴とする。
The manufacturing method of the prismatic battery according to the present invention is as follows:
A manufacturing method of the prismatic battery,
A design step of designing the prismatic battery;
A manufacturing step for manufacturing the prismatic battery designed in the design step, and
The design step includes
A reference capacity setting step for setting a reference capacity of the square battery;
A first setting step of setting a first dimension which is one of a width, a height and a depth of the cell case and the laminated electrode body;
A second setting step of setting a second dimension and a third dimension that are the remaining two of the width, height, and depth of the cell case and the laminated electrode body, and
In the second setting step, the height and depth of the cell case corresponding to a combination of the height and depth of the stacked electrode body that satisfies the reference capacity on the condition of the first dimension set in the first setting step. The second dimension and the third dimension are set so as to be the height and depth of the cell case corresponding to the aspect ratio at which the volume energy density of the prismatic battery is equal to or higher than a density threshold. It is characterized by that.
本発明によれば、まず、角型電池の基準容量並びにセルケース及び積層電極体の第1寸法(幅、高さ及び奥行きの1つ)を設定する。次いで、設定された第1寸法を条件として基準容量を満たす積層電極体の高さ及び奥行きの組合せに対応するセルケースの高さ及び奥行きのアスペクト比のうち角型電池の体積エネルギ密度が密度閾値以上となるアスペクト比に対応するセルケースの高さ及び奥行きとなるように第2寸法及び第3寸法(幅、高さ及び奥行きのうち残りの2つ)を設定する。これにより、角型電池の基準容量を満たしつつ、高い体積エネルギ密度を実現可能となる。 According to the present invention, first, the reference capacity of the square battery and the first dimensions (one of width, height, and depth) of the cell case and the laminated electrode body are set. Next, the volume energy density of the prismatic battery among the aspect ratios of the height and depth of the cell case corresponding to the combination of the height and depth of the laminated electrode body that satisfies the reference capacity on the condition of the set first dimension is the density threshold value. The second dimension and the third dimension (the remaining two of the width, height, and depth) are set so as to be the height and depth of the cell case corresponding to the above aspect ratio. Thereby, it is possible to realize a high volume energy density while satisfying the reference capacity of the prismatic battery.
本発明によれば、角型電池の体積エネルギ密度を改善することが可能となる。 According to the present invention, it is possible to improve the volume energy density of a rectangular battery.
A.一実施形態
<A−1.車両10及び車両製造システム12>
[A−1−1.概要]
図1は、本発明の一実施形態に係る車両10と、車両10を製造する車両製造システム12の簡略構成図である。図1において、X方向が車両10の前後方向であり、Y方向が車両10の幅方向(左右方向)であり、Z方向が車両10の上下方向である。但し、X、Y、Z方向は、車両製造システム12には用いない。車両製造システム12は、設計支援装置100及び製造装置群200を含む。
A. One Embodiment <A-1.
[A-1-1. Overview]
FIG. 1 is a simplified configuration diagram of a
設計支援装置100は、設計者又は設計グループによる車両10の全体及び各部の設計を支援する。ここにいう車両10の各部には、後述する複数の角型電池30(図5〜図7)と、複数の角型電池30からなる電池ユニット22(図1〜図4)が含まれる。設計支援装置100は、単一の装置で構成する代わりに、複数の装置から構成してもよい。
The
製造装置群200は、車両10の各部の製造及び車両10の組立てを行う。製造装置群200には、例えば、角型電池製造装置202、電池ユニット製造装置204及び車両組立装置206が含まれる。製造装置群200を構成する各装置(装置202、204、206等)は、別々の工場(又は立地)に配置されてもよい。
The
[A−1−2.車両10]
(A−1−2−1.概要)
車両10は、いわゆる電動車両であり、走行モータ20(以下「モータ20」ともいう。)、電池ユニット22、インバータ24及び電子制御装置26(以下「ECU26」という。)を有する。モータ20は、車両10の走行駆動力を生成する。電池ユニット22は、インバータ24を介してモータ20に電力を供給する。インバータ24は、ECU26からの指令に基づいて電池ユニット22の電力をモータ20に供給させる。ECU26は、図示しないアクセルペダルの操作量等に基づいて、インバータ24を介してモータ20の出力を制御する。
[A-1-2. Vehicle 10]
(A-1-2-1. Overview)
The
図1に示すように、モータ20、インバータ24及びECU26は、車両10の前側に配置され、電池ユニット22は、車室28の下方に配置される。但し、モータ20、電池ユニット22、インバータ24及びECU26の配置は、これに限らず、その他の配置としてもよい。
As shown in FIG. 1, the
(A−1−2−2.電池ユニット22)
(A−1−2−2−1.電池ユニット22の概要)
図2は、本実施形態における電池ユニット22の斜視図である。電池ユニット22は、複数の角型電池30と、角型電池30を並べた状態で固定する電池ユニットケース32とを有する。図2では、複数の角型電池30の1つが電池ユニット22に組み込まれる様子を矢印34で示している。電池ユニットケース32(以下「ユニットケース32」ともいう。)は、複数の角型電池30を上下左右で覆う(図2では、ユニットケース32の一部を省略している。)。図2において、Wu、Hu、Duは、電池ユニット22の幅、高さ及び奥行きである。
(A-1-2-2. Battery unit 22)
(A-1-2-2-1. Overview of Battery Unit 22)
FIG. 2 is a perspective view of the
図3は、図2のIII−III線断面図であり、電池ユニット22の一部は省略されている。図3は、X方向(正確には−X方向)に見た電池ユニット22の正面図である。図4は、図2のIV−IV線断面図である。換言すると、図4は、電池ユニット22の一部を、図2のY方向に見た左側面図である。
FIG. 3 is a cross-sectional view taken along line III-III in FIG. 2, and a part of the
図2〜図4に示すように、電池ユニット22は、複数の角型電池30(以下「電池30」ともいう。)を含む。電池ユニット22における電池30の配置については、電池30の各部の説明を行った後に説明する。
As shown in FIGS. 2 to 4, the
(A−1−2−2−2.角型電池30)
(A−1−2−2−2−1.角型電池30の概要)
図5は、本実施形態の角型電池30の外部から内部を透視した状態を簡略的に示す透視斜視図である。図6は、本実施形態の角型電池30の内部構造を簡略的に示す側面図である。図7は、本実施形態の角型電池30の内部構造の一部を拡大して示す拡大斜視図である。図5及び図6と比較して、図7は、角型電池30の内部構造を詳細に示していること(図5及び図6の内容と図7の内容に不一致が存在すること)に留意されたい。本実施形態の角型電池30は、リチウムイオン電池である。代わりに、角型電池30をニッケル水素電池等の電池で構成してもよい。図5〜図7に示すように、角型電池30は、積層電極体50と、正極端子52と、負極端子54と、セルケース56とを有する。
(A-1-2-2-2. Square battery 30)
(A-1-2-2-2-1. Outline of the prismatic battery 30)
FIG. 5 is a perspective view schematically showing a state where the inside of the
(A−1−2−2−2−2.積層電極体50)
積層電極体50は、セパレータ64を介して正極電極60及び負極電極62が交互に積層して構成される。本実施形態における正極電極60、負極電極62及びセパレータ64は、いずれも矩形状である。積層電極体50は、正極電極60、負極電極62及びセパレータ64を収容する保護ケース(図示せず)を有してもよい。
(A-1-2-2-2-2. Laminated electrode body 50)
The
正極電極60は、その両面に電極剤70が塗布されている。また、正極電極60は、正極端子52側に突出する正極タブ72を有する。本実施形態では、矩形状の正極電極60の長辺及び短辺のうち、短辺(特にその一端側)から正極タブ72が突出する。なお、図5及び図6では、正極タブ72が真っ直ぐ突出しているように描かれているが、これは、簡略化して記載しているためである。実際には、図7に示すように、複数の正極タブ72を1つにまとめて正極端子52に接続する。複数の正極タブ72を正極端子52において1つにまとめる構造については、例えば、特許文献2の図4等に示す方法を用いてもよい。
The
負極電極62は、その両面に電極剤70が塗布されている。また、負極電極62は、負極端子54側に突出する負極タブ74を有する。本実施形態では、矩形状の負極電極62の長辺及び短辺のうち、短辺(特に正極タブ72とは反対の他端側)から負極タブ74が突出する。なお、図5及び図6では、負極タブ74が真っ直ぐ突出しているように描かれているが、これは、簡略化して記載しているためである。実際には、図7に示すように、複数の負極タブ74を1つにまとめて負極端子54に接続する。複数の負極タブ74を負極端子54において1つにまとめる構造については、例えば、特許文献2の図4等に示す方法を用いてもよい。
The
(A−1−2−2−2−3.正極端子52及び負極端子54)
図7に示すように、正極端子52(以下「端子52」ともいう。)は、各正極電極60の短辺の一端側から突出する正極タブ72を束ねると共に、各正極電極60を外部(例えば、他の角型電池30の正極端子52)と接続させる。負極端子54(以下「端子54」ともいう。)は、各負極電極62の短辺のうち正極タブ72とは反対の他端側から突出する負極タブ74を束ねると共に、各負極電極62を外部(例えば、他の角型電池30の負極端子54)と接続させる。図7に示すように、正極端子52及び負極端子54は、タブ連結部80と外部接続部82を有する。
(A-1-2-2-2-3.
As shown in FIG. 7, the positive electrode terminal 52 (hereinafter also referred to as “terminal 52”) bundles
タブ連結部80は、束ねた状態の正極タブ72又は負極タブ74が挿入される凹部(図示せず)を有する。正極タブ72及び負極タブ74は、当該凹部内に挿入されることで固定される。
The
外部接続部82は、積層電極体50又は電池ユニットケース32とセルケース56の外部とを電気的に接続するものであり、セルケース56に形成された貫通孔(図示せず)を介してタブ連結部80と接続する。
The
正極端子52及び負極端子54は、ガスケット86を介してセルケース56に固定される。
The
(A−1−2−2−2−4.セルケース56)
セルケース56は、積層電極体50を収容する直方体状の部材である。セルケース56は、非導電性の材料(例えば樹脂)から形成される。上記のように、セルケース56のうち正極端子52及び負極端子54が配置される面には、両端子52、54を貫通させる前記貫通孔が形成される(図7参照)。なお、正極端子52及び負極端子54以外でもセルケース56が積層電極体50を支持するための支持部(例えば接着剤による接着層)を設けてもよい。
(A-1-2-2-2-4. Cell case 56)
The
(A−1−2−2−2−5.セルケース56(又は角型電池30)の寸法)
理解を容易化するため、セルケース56(又は角型電池30)の寸法について定義しておく。まずセルケース56(又は角型電池30)において、正極電極60及び負極電極62と平行な2つの面を正面(第1面)及び背面(第2面)という。また、端子52、54が配置される面を上面(第3面)といい、上面と反対側の面を下面(第4面)という。さらに、正面、背面、上面及び下面と垂直な面を左側面(第5面)及び右側面(第6面)という。
(A-1-2-2-2-5. Dimensions of cell case 56 (or prismatic battery 30))
In order to facilitate understanding, the dimensions of the cell case 56 (or the prismatic battery 30) are defined. First, in the cell case 56 (or the square battery 30), two surfaces parallel to the
図5に示すように、以下では、正極端子52及び負極端子54が並ぶ方向(W方向(図5の左右方向))のセルケース56の長さを、電池30の幅Wcという。幅Wcは、セルケース56の正面及び背面と上面及び下面とが接する辺の長さでもある。また、正極端子52及び負極端子54が突出する方向(H方向)を、電池30の高さHcという。高さHcは、セルケース56の正面及び背面と左側面及び右側面とが接する辺の長さでもある。さらに、正極電極60及び負極電極62の積層方向(D方向)を、電池30の奥行きDcという。
As shown in FIG. 5, hereinafter, the length of the
本実施形態では、角型電池30の体積エネルギ密度VEDc[Wh/L]が高くなるように、電池30(又はセルケース56)の寸法を設定する(詳細は、図9等を参照して後述する。)。
In the present embodiment, the dimensions of the battery 30 (or the cell case 56) are set so that the volume energy density VEDc [Wh / L] of the
(A−1−2−2−3.電池ユニット22における角型電池30の配置)
セルケース56(又は角型電池30)の幅Wc、高さHc及び奥行きDcの定義が終わったところで、次に、図2〜図4を参照しながら、電池ユニット22における角型電池30の配置について説明する。
(A-1-2-2-3. Arrangement of
When the definition of the width Wc, the height Hc, and the depth Dc of the cell case 56 (or the square battery 30) is finished, the arrangement of the
図2及び図3に示すように、本実施形態の電池ユニット22は、ある角型電池30の背面が他の角型電池30の正面と接するように(図2のY方向に)複数の電池30を連続させた角型電池群90を複数有している。図2の例の場合、角型電池群90(以下「電池群90」ともいう。)の数は4である。但し、電池群90の数はこれに限らない。
As shown in FIGS. 2 and 3, the
電池群90同士の位置関係に関し、ある電池群90の各電池30の下面は、他の電池群90の各電池30の下面と接するように配置される。
Regarding the positional relationship between the
図1及び図2に示すように、本実施形態では、セルケース56の幅方向(図5のW方向)を垂直方向(Z方向)に、セルケース56の高さ方向及び奥行き方向(図5のH方向及びD方向)を水平方向(XY方向)に合わせ且つセルケース56の奥行き方向に沿って角型電池30を整列配置させる。より具体的には、セルケース56の奥行き方向(D方向)を車両10の幅方向(Y方向)とし、セルケース56の高さ方向(H方向)を車両10の前後方向(X方向)とし、セルケース56の幅方向(W方向)を車両10の高さ方向(Z方向)とする。
As shown in FIGS. 1 and 2, in this embodiment, the width direction (W direction in FIG. 5) of the
(A−1−2−2−4.角型電池30及び角型電池群90の電気的接続関係)
各電池群90では、各電池30の正極端子52が、バスバー(図示せず)を介して負極端子54に接続された直列構造を形成する。或いは、各電池群90では、各電池30の正極端子52が前記バスバーを介して互いに接続され、負極端子54が互いに接続された並列造を形成してもよい。
(A-1-2-2-4. Electrical connection relationship of
Each
また、各電池群90同士の電気的接続関係に関し、前記バスバー等を介して各電池群90を直列接続する。或いは、前記バスバー等を介して各電池群90を並列接続してもよい。
In addition, regarding the electrical connection relationship between the
[A−1−3.設計支援装置100]
上記のように、設計支援装置100は、車両10の全体及び各部の設計を支援する。ここにいう車両10の各部には、複数の角型電池30と、複数の角型電池30からなる電池ユニット22とが含まれる。
[A-1-3. Design support apparatus 100]
As described above, the
図1に示すように、設計支援装置100は、入出力部110、演算部112及び記憶部114を有する。入出力部110は、設計支援装置100とその他の部位との間の信号の入出力を行う。入出力部110は、ユーザ設計者等の操作入出力装置(HMI:Human-Machine Interface)として、キーボード120、マウス122及び表示部124を含む。
As illustrated in FIG. 1, the
演算部112は、記憶部114に記憶されているプログラムを実行することにより、車両10の設計を支援するものであり、例えば、中央処理装置(CPU)から構成される。演算部112は、角型電池設計支援部130と、電池ユニット設計支援部132と、車両設計支援部134とを含む。
The
角型電池設計支援部130(以下「支援部130」ともいう。)は、記憶部114に記憶された角型電池設計支援プログラムを実行して角型電池設計支援制御を実行する。電池ユニット設計支援部132(以下「支援部132」ともいう。)は、記憶部114に記憶された電池ユニット設計支援プログラムを実行して電池ユニット設計支援制御を実行する。車両設計支援部134(以下「支援部134」ともいう。)は、記憶部114に記憶された車両設計支援プログラムを実行して車両設計支援制御を実行する。角型電池設計支援制御等については、図10等を参照して後述する。
The prismatic battery design support unit 130 (hereinafter also referred to as “
記憶部114は、演算部112が利用するプログラム及びデータを記憶する。記憶部114が記憶するプログラムには、角型電池設計支援プログラム、電池ユニット設計支援プログラム及び車両設計支援プログラムが含まれる。また、記憶部114が記憶するデータには、角型電池データベース150(以下「角型電池DB150」又は「電池DB150」ともいう。)と、電池ユニットデータベース152(以下「電池ユニットDB152」ともいう。)と、車両データベース154(以下「車両DB154」)とが含まれる。
The
電池DB150には、角型電池30の設計に用いる情報(角型電池設計情報)が記憶される。電池ユニットDB152には、電池ユニット22の設計に用いる情報(電池ユニット設計情報)が記憶される。車両DB154には、車両10の設計に用いる情報(車両設計情報)が記憶される。電池DB150は、電池ユニットDB152の一部として構成してもよい。電池ユニットDB152は、車両DB154の一部として構成してもよい。
The
記憶部114は、例えば、ランダム・アクセス・メモリ(以下「RAM」という。)を備える。RAMとしては、レジスタ等の揮発性メモリと、フラッシュメモリ等の不揮発性メモリとを用いることができる。また、記憶部114は、RAMに加え、リード・オンリー・メモリ(以下「ROM」という。)を有してもよい。
The
[A−1−4.製造装置群200]
(A−1−4−1.製造装置群200の概要)
上記のように、製造装置群200は、車両10の各部の製造及び車両10の組立てを行う。製造装置群200には、例えば、角型電池製造装置202、電池ユニット製造装置204及び車両組立装置206が含まれる。製造装置群200を構成する各装置(装置202、204、206等)は、別々の工場(又は立地)に配置されてもよい。
[A-1-4. Manufacturing apparatus group 200]
(A-1-4-1. Overview of manufacturing apparatus group 200)
As described above, the
(A−1−4−2.角型電池製造装置202)
角型電池製造装置202(以下「製造装置202」ともいう。)は、角型電池30を製造する。製造装置202は、例えば、設計支援装置100を用いて設計された正極端子52、負極端子54、セルケース56、正極電極60、負極電極62、セパレータ64等を製造する。また、製造装置202は、正極電極60、負極電極62及びセパレータ64を組み合わせて積層電極体50を製造する。さらに、製造装置202は、積層電極体50、正極端子52、負極端子54及びセルケース56を組み合わせて角型電池30を製造する。製造装置202は、単一の装置ではなく、複数の製造装置から構成されてもよい。
(A-1-4-2. Square battery manufacturing apparatus 202)
The square battery manufacturing apparatus 202 (hereinafter also referred to as “
(A−1−4−3.電池ユニット製造装置204)
電池ユニット製造装置204(以下「製造装置204」ともいう。)は、電池ユニット22を製造する。製造装置204は、電池ユニットケース32を製造する。また、製造装置204は、複数の角型電池30を電池ユニットケース32内に固定して電池ユニット22を製造する。製造装置204は、単一の装置ではなく、複数の製造装置から構成されてもよい。
(A-1-4-3. Battery unit manufacturing apparatus 204)
The battery unit manufacturing apparatus 204 (hereinafter also referred to as “
(A−1−4−4.車両組立装置206)
車両組立装置206(以下「組立装置206」ともいう。)は、電池ユニット22等の部品を用いて車両10を組み立てる。例えば、組立装置206は、電池ユニット22を図示しないメインフレーム上に配置して車室28の下方に位置させる。組立装置206は、単一の装置ではなく、複数の組立装置から構成されてもよい。
(A-1-4-4. Vehicle assembly device 206)
A vehicle assembly device 206 (hereinafter also referred to as “
<A−2.車両10の製造>
[A−2−1.全体的な流れ]
図8は、本実施形態における車両10の製造の流れを示すフローチャートである。ステップS11において、設計者のグループは、車両10の全体及び各部を、設計支援装置100を用いて設計する。ここでの各部の設計には、角型電池30及び電池ユニット22の設計が含まれる。また、車両10の全体の設計には、車両10における電池ユニット22の配置が含まれる。角型電池30の設計に関連して後に例示するように、全体の設計と各部の設計は、互いに関連する。
<A-2. Manufacture of
[A-2-1. Overall flow]
FIG. 8 is a flowchart showing a flow of manufacturing the
ステップS12において、製造者のグループは、ステップS11で設計された車両10の各部を、製造装置群200を用いて製造する。各部の製造には、角型電池30及び電池ユニット22の製造が含まれる。
In step S <b> 12, the manufacturer group manufactures each part of the
ステップS13において、製造者のグループは、ステップS12で製造された各部を用いて車両10を組み立てる。この際、車両10の組立てには、車両組立装置206が用いられる。
In step S <b> 13, the manufacturer group assembles the
[A−2−2.車両10の全体及び各部の設計]
(A−2−2−1.セルケース56及び積層電極体50の寸法の設計の概要)
以下では、車両10の各部の設計の一部として、セルケース56及び積層電極体50の寸法の設計について説明する。図9は、本実施形態において、設計者が設計支援装置100を用いてセルケース56及び積層電極体50の寸法を設計するフローチャートである。図9のフローチャートを開始する前に、セルケース56及び積層電極体50の寸法設計に関連する仕様(前提仕様)が特定されている。
[A-2-2. Overall design of
(A-2-2-1. Overview of design of dimensions of
Below, the design of the dimension of the
ここでの前提仕様には、角型電池30自体の寸法に関する仕様(電池固有仕様)と、角型電池30以外の仕様のうち角型電池30の寸法に影響を与える仕様(電池外仕様)が含まれる。
The prerequisite specifications here include specifications relating to the dimensions of the
電池固有仕様としては、セルケース56の板厚(各面が相違してもよい)、正極端子52及び負極端子54の寸法並びに正極タブ72及び負極タブ74の寸法、電池ユニット22の要求容量Cub(以下「ユニット基準容量Cub」又は「バッテリ基準容量Cub」ともいう。)[Ah]が含まれる。
Specific specifications of the battery include the plate thickness of the cell case 56 (each surface may be different), the dimensions of the
また、電池外仕様としては、例えば、車両10(又はモータ20)の要求動力([Nm]又は[N])、モータ20の要求仕様(定格等)、車室28のレイアウトが含まれる。その他の仕様を前提仕様に含めてもよい。
The specifications outside the battery include, for example, the required power ([Nm] or [N]) of the vehicle 10 (or the motor 20), the required specifications (such as ratings) of the
図9のステップS21〜S23を実行する際、設計者は、設計支援装置100を用いる。図9のステップS21において、設計者は、角型電池30の基準容量Cb(以下「セル基準容量Cb」ともいう。)[Ah]を設定する(基準容量設定ステップ)。セル基準容量Cbは、例えば、各角型電池30の接続関係(直列及び/又は並列)と、ユニット基準容量Cubに基づいて設定される。また、ユニット基準容量Cubは、車両10の要求動力に基づいて設定される。
When executing steps S <b> 21 to S <b> 23 in FIG. 9, the designer uses the
ステップS22において、設計者は、第1寸法設定ステップを実行する。すなわち、設計者は、車室28のレイアウトに基づいてセルケース56の幅Wc(図5)を設定する。上記のように、本実施形態では、電池ユニット22を車室28の下方に配置する(図1)。このため、車両10の上下方向(垂直方向)に車室28を広くするためには、車両10の上下方向における電池ユニット22の高さHu(換言すると、角型電池30の幅Wc(図5))を設定する。また、角型電池30の幅Wcを短くすることにより、例えば、特許文献2の蓄電素子1の形状(特許文献2の図1)と比較して、正極タブ72と負極タブ74の間の距離Le(図4)を相対的に短くすることが可能となる。換言すると、正極タブ72と負極タブ74の間の隙間を小さくすることで(無駄な空間を減らすことで)、体積エネルギ密度VEDcを改善することが可能となる。
In step S22, the designer executes a first dimension setting step. That is, the designer sets the width Wc (FIG. 5) of the
車両10での用途を考慮した場合、セルケース56の幅Wcは、例えば、20〜80mm(より好ましくは、30〜50mm)の範囲で設定することができる。
In consideration of the use in the
さらに、上記のように、前提仕様としての電池固有仕様(セルケース56の板厚Tc等)が特定されている。このため、第1寸法設定ステップでは、セルケース56の幅Wcを設定することで、積層電極体50の幅Weも設定される。
Further, as described above, the battery-specific specifications (such as the plate thickness Tc of the cell case 56) as the prerequisite specifications are specified. For this reason, in the first dimension setting step, the width We of the
ステップS23において、設計者は、第2寸法設定ステップを実行する。第2寸法設定ステップでは、セル基準容量Cb、セルケース56の幅Wc及び積層電極体50の幅Weに基づいてセルケース56の高さHc及び奥行きDc(図5)並びに積層電極体50の高さHe及び奥行きDeを設定する。より具体的には、設計者が、セル基準容量Cb及びセルケース56の幅Wcを設計支援装置100に入力すると、設計支援装置100は、セルケース56の高さHc及び奥行きDc並びに積層電極体50の高さHe及び奥行きDeを設定する支援を行う(角型電池設計支援制御)。ステップS23の詳細は、図10等を参照して後述する。
In step S23, the designer executes a second dimension setting step. In the second dimension setting step, the height Hc and depth Dc (FIG. 5) of the
(A−2−2−2.角型電池設計支援制御)
(A−2−2−2−1.角型電池設計支援制御の概要)
上記のように、本実施形態では、設計者が入出力部110(図1)を用いてセル基準容量Cb及びセルケース56の幅Wcを入力すると、設計支援装置100は、セル基準容量Cb及びセルケース56の幅Wcに基づいて、セルケース56の高さHc及び奥行きDc並びに積層電極体50の幅We、高さHe及び奥行きDeを算出する。以下では、これらの数値を算出するために設計支援装置100が実行する角型電池設計支援制御について説明する。
(A-2-2-2. Square battery design support control)
(A-2-2-2-1. Outline of prismatic battery design support control)
As described above, in the present embodiment, when the designer inputs the cell reference capacitance Cb and the width Wc of the
図10は、本実施形態における角型電池設計支援制御のフローチャートである。上記のように、角型電池設計支援制御は、設計支援装置100の演算部112の角型電池設計支援部130が実行する。角型電池設計支援制御は、入出力部110を介して設計者が角型電池設計支援プログラムを起動すると開始される。ステップS31において、設計支援装置100は、角型電池30の基準容量Cb及びセルケース56の幅Wcの入力画面(図示せず)を表示する。
FIG. 10 is a flowchart of the prismatic battery design support control in this embodiment. As described above, the square battery design support control is executed by the square battery
ステップS32において、設計支援装置100は、入出力部110(キーボード120等)を介して基準容量Cb及び幅Wcの入力がなされたか否かを判定する。基準容量Cb及び幅Wcの入力がなされない場合(S32:NO)、ステップS32を繰り返す。基準容量Cb及び幅Wcの入力がなされた場合(S32:YES)、ステップS33に進む。
In step S32, the
ステップS33において、設計支援装置100は、アスペクト比Rhd及び体積エネルギ密度VEDcの特性図(図11)並びに目標アスペクト比Rhd_tarの入力欄(図示せず)を表示部124に表示させる。アスペクト比Rhdは、セルケース56の高さHcと奥行きDcの比(Hc/Dc)である。体積エネルギ密度VEDcは、角型電池30全体で蓄積される電気エネルギEc[Wh]を、セルケース56の体積Vcで割った値である。目標アスペクト比Rhd_tarは、アスペクト比Rhdの目標値であり、設計者が図11の特性図を見ながら設定する。特性図に示されるアスペクト比Rhd及び体積エネルギ密度VEDcの関係については、図11を参照して後述する。
In step S33, the
ステップS34において、設計支援装置100は、キーボード120等を介して目標アスペクト比Rhd_tarの入力がなされたか否かを判定する。目標アスペクト比Rhd_tarが入力されない場合(S34:NO)、ステップS34を繰り返す。目標アスペクト比Rhd_tarが入力された場合(S34:YES)、ステップS35に進む。
In step S34, the
ステップS35において、設計支援装置100は、角型電池30の基準容量Cb、セルケース56の幅Wc及び目標アスペクト比Rhd_tarに対応するセルケース56の高さHc及び奥行きDc並びに積層電極体50の幅We、高さHe及び奥行きDeを表示する。ステップS35(すなわち、セルケース56の高さHc及び奥行きDcの設定等)の詳細は後述する。
In step S35, the
(A−2−2−2−2.アスペクト比Rhd及び体積エネルギ密度VEDcの関係)
(A−2−2−2−2−1.概要)
図11は、本実施形態のセルケース56の高さHc及び奥行きDcのアスペクト比Rhdと体積エネルギ密度VEDcの特性を、角型電池30の基準容量Cb毎に示した特性図である。図11の各特性は、セルケース56の幅Wcが特定の値(固定値)である場合に対応する。また、ここでは、セルケース56の幅Wc及び角型電池30の基準容量Cbが決まると、アスペクト比Rhdに応じてセルケース56の高さHc及び奥行きDcも決まることを前提としている。さらに、セルケース56の幅Wc、高さHc及び奥行きDcは、積層電極体50の幅We、高さHe及び奥行きDeと一対一に対応することを前提としている。換言すると、セルケース56と積層電極体50の間の隙間は、固定値として予め設定されている(後述する図12及び図13についても同様である。)。
(A-2-2-2-2. Relationship between aspect ratio Rhd and volume energy density VEDc)
(A-2-2-2-2-1. Overview)
FIG. 11 is a characteristic diagram showing the characteristics of the aspect ratio Rhd and the volume energy density VEDc of the height Hc and depth Dc of the
図11の左側には、セルケース56の高さHcが小さく奥行きDcが大きい(換言すると、寸胴又は横長の)角型電池30の画像が示されている。図11の右側には、セルケース56の高さHcが大きく且つ奥行きDcが小さい(換言すると、細長又は縦長の)角型電池30の画像が示されている(図12〜図14も同様である。)。
On the left side of FIG. 11, an image of the
図11に示すように、アスペクト比Rhdと体積エネルギ密度VEDcは、基準容量Cb毎に曲線の特性を有する。そして、基準容量Cb毎に体積エネルギ密度VEDcが最大となるアスペクト比Rhdが存在する。そこで、設計支援装置100が図11の特性図を表示部124の画面に表示することで、設計者は、目標とする基準容量Cbについて体積エネルギ密度VEDcが最大となるアスペクト比Rhdを知ることができる。
As shown in FIG. 11, the aspect ratio Rhd and the volume energy density VEDc have curve characteristics for each reference capacity Cb. An aspect ratio Rhd that maximizes the volume energy density VEDc exists for each reference capacity Cb. Therefore, the
図11に示すように、アスペクト比Rhdと体積エネルギ密度VEDcは、基準容量Cb毎に曲線の特性を有する理由については、図12、図13等を参照して後述する。 As shown in FIG. 11, the reason why the aspect ratio Rhd and the volume energy density VEDc have curve characteristics for each reference capacitance Cb will be described later with reference to FIGS.
設計者は、目標とする基準容量Cbについて体積エネルギ密度VEDcが最大となるアスペクト比Rhd(又はその他の要素を考慮して体積エネルギ密度VEDcが所定の密度閾値THved以上となるアスペクト比Rhd)を目標アスペクト比Rhd_tarとして選択する。そして、設計者は、選択した目標アスペクト比Rhd_tarを前記入力欄に入力する(図10のS33、S34参照)。 The designer sets the target aspect ratio Rhd at which the volumetric energy density VEDc is maximum for the target reference capacity Cb (or the aspect ratio Rhd at which the volumetric energy density VEDc is greater than or equal to a predetermined density threshold THved in consideration of other factors). Select as aspect ratio Rhd_tar. Then, the designer inputs the selected target aspect ratio Rhd_tar in the input field (see S33 and S34 in FIG. 10).
図11に示すように、基準容量Cbが高くなるほど、体積エネルギ密度VEDcが最大となるアスペクト比Rhdが大きくなる。このため、設計支援装置100の記憶部114の角型電池DB150には、そのような特性を反映してデータ(角型電池設計情報)を記憶しておく。また、特定の基準容量Cbでは体積エネルギ密度VEDcが密度閾値THved以上となる範囲(例えば40Ahでは5〜12の範囲(より好ましくは7〜10の範囲))が定まる。
As shown in FIG. 11, the higher the reference capacity Cb, the larger the aspect ratio Rhd at which the volume energy density VEDc is maximized. For this reason, data (square battery design information) is stored in the
(A−2−2−2−2−2.セルケース56の高さHcと体積エネルギ密度VEDcの関係)
図12は、本実施形態のセルケース56の高さHcと体積エネルギ密度VEDcの特性を示した特性図である。図12の特性は、セルケース56の幅Wc及び奥行きDcが特定の値(固定値)である場合に対応する。また、この特性では、セルケース56の高さHcに応じて角型電池30の基準容量Cbは変化する。
(A-2-2-2-2-2. Relationship between the height Hc of the
FIG. 12 is a characteristic diagram showing the characteristics of the height Hc and the volume energy density VEDc of the
図12に示すように、セルケース56の高さHcが大きくなると、体積エネルギ密度VEDcが大きくなる。これは、高さHcが大きくなるほど、発電に寄与しない部分の体積が、角型電池30全体に占める割合が小さくなるためである。ここにいう「発電に寄与しない部分」とは、正極端子52、負極端子54、正極タブ72、負極タブ74及びセルケース56を含み、図12の場合、特に正極端子52、負極端子54、正極タブ72及び負極タブ74等が影響する。
As shown in FIG. 12, as the height Hc of the
(A−2−2−2−2−3.セルケース56の奥行きDcと体積エネルギ密度VEDcの関係)
図13は、本実施形態のセルケース56の奥行きDcと体積エネルギ密度VEDcの特性を示した特性図である。図13の特性は、セルケース56の幅Wc及び高さHcが特定の値(固定値)である場合に対応する。また、この特性では、セルケース56の奥行きDcに応じて角型電池30の基準容量Cbは変化する。
(A-2-2-2-2-3. Relationship between depth Dc of
FIG. 13 is a characteristic diagram showing the characteristics of the depth Dc and the volume energy density VEDc of the
図13に示すように、セルケース56の奥行きDcが小さくなると、体積エネルギ密度VEDcが小さくなる。これは、奥行きDcが小さくなるほど(換言すると、セルケース56が薄くなるほど)、発電に寄与しない部分の体積が、角型電池30全体に占める割合が大きくなるためである。ここにいう「発電に寄与しない部分」とは、正極端子52、負極端子54、セルケース56、正極タブ72及び負極タブ74を含み、図13の場合、特にセルケース56等が影響する。
As shown in FIG. 13, when the depth Dc of the
(A−2−2−2−2−4.アスペクト比Rhdとセルケース56及び端子52、54の面積の関係)
図14は、本実施形態のアスペクト比Rhdと各種の面積との特性を示した特性図である。ここにいう各種の面積には、セルケース56の面積Ac、電極面積Ae、電極以外の面積Aoが含まれる。セルケース56の面積Acは、セルケース56の幅方向(図5のW方向)に見たときのセルケース56の面積である。換言すると、図6において、セルケース56の高さHcと奥行きDcの積が面積Acとなる。電極面積Aeは、セルケース56の幅方向(図5のW方向)に見たときの積層電極体50の面積である。換言すると、図6において、積層電極体50の高さHeと奥行きDeの積が電極面積Aeとなる。正極タブ72及び負極タブ74の面積は、電極面積Aeに含まれない。
(A-2-2-2-2-4. Relationship between aspect ratio Rhd and area of
FIG. 14 is a characteristic diagram showing characteristics of the aspect ratio Rhd and various areas according to the present embodiment. The various areas mentioned here include the area Ac of the
電極以外の面積Aoは、セルケース56の面積Acから電極面積Aeを引いた差である(Ao=Ac−Ae)。面積Aoは、正極タブ72及び負極タブ74の面積を含む。さらに、面積Aoは、セルケース56のうち正極タブ72及び負極タブ74に対応する部分の面積を含む。
The area Ao other than the electrode is a difference obtained by subtracting the electrode area Ae from the area Ac of the cell case 56 (Ao = Ac−Ae). The area Ao includes the areas of the
図14の特性は、角型電池30の基準容量Cb及びセルケース56の幅Wcが特定の値(固定値)である場合に対応する。
The characteristics of FIG. 14 correspond to the case where the reference capacity Cb of the
図14に示すように、角型電池30の基準容量Cb及びセルケース56の幅Wcが固定値である場合には、アスペクト比Rhdに応じて、各面積Ac、Ae、Aoが変化するが、電極以外の面積Aoは、楕円300で囲った部分が最低領域となる。この部分に対応する電極面積Aeは、漸増している。従って、この楕円300で囲った部分では、体積エネルギ密度VEDcが大きくなる。
As shown in FIG. 14, when the reference capacity Cb of the
(A−2−2−2−3.セルケース56の高さHc及び奥行きDcの算出)
上記のように、角型電池30では、アスペクト比Rhd及び体積エネルギ密度VEDcに相関関係が存在する(図11参照)。このため、角型電池30の基準容量Cb及びセルケース56の幅Wcが固定値である場合、体積エネルギ密度VEDcが密度閾値THved以上となるアスペクト比Rhdの1つ(例えば、体積エネルギ密度VEDcが最高となるアスペクト比Rhd)を選択すれば、セルケース56の高さHc及び奥行きDcを特定可能である。
(A-2-2-2-3. Calculation of height Hc and depth Dc of cell case 56)
As described above, in the
そこで、本実施形態では、角型電池30の基準容量Cb、セルケース56の幅Wc及びアスペクト比Rhdの組合せに対応するセルケース56の高さHc及び奥行きDcを角型電池DB150に記憶しておく。或いは、セルケース56の高さHc及び奥行きDcの計算式を記憶部114に記憶しておき、当該計算式を用いて高さHc及び奥行きDcを算出してもよい。
Therefore, in the present embodiment, the height Hc and the depth Dc of the
角型電池30の基準容量Cb、セルケース56の幅Wc及びアスペクト比Rhdの組合せに対応するセルケース56の高さHc及び奥行きDcは、例えば、以下のように設定する。すなわち、本実施形態では、セルケース56の板厚Tc及びセルケース56と積層電極体50の間の隙間(距離)は固定値として設定する。このため、セルケース56の幅Wcが決まると、積層電極体50の幅Weも決まる。また、基準容量Cbが決まると、必要となる積層電極体50の体積Ve(正極電極60及び負極電極62の寸法及び枚数Ne)も決まる。
For example, the height Hc and the depth Dc of the
従って、体積エネルギ密度VEDcとの関係で設計者が、セルケース56の高さHc及び奥行きDcの目標アスペクト比Rhd_tarを入力すれば、設計支援装置100は、角型電池30の基準容量Cb、セルケース56の幅Wc及び目標アスペクト比Rhd_tarの組合せに対応するセルケース56の高さHc及び奥行きDcを特定可能である。
Therefore, if the designer inputs the target aspect ratio Rhd_tar of the height Hc and the depth Dc of the
そして、設計者の入力に基づき基準容量Cb、セルケース56の幅Wc及び目標アスペクト比Rhd_tarの組合せが設定された際、演算部112は、記憶部114のデータに基づいてセルケース56の高さHc及び奥行きDcを特定して表示部124に表示させる。
When the combination of the reference capacity Cb, the width Wc of the
例えば車両10での用途の場合、セルケース56の高さHcは、例えば、177〜230mm、奥行きDcは、例えば、26〜20mmとすることができる。奥行きDcの数値範囲について最大値を先にし、最小値を後としたのは、高さHcの177mmに対応する奥行きDcが26mmであり、高さHcの230mmに対応する奥行きDcが20mmであることを示すためである。
For example, in the case of use in the
(A−2−2−2−4.積層電極体50の幅We、高さHe及び奥行きDeの算出)
上記のように、本実施形態では、セルケース56の板厚Tc及びセルケース56と積層電極体50の間の隙間(距離)は固定値として設定する。このため、セルケース56の寸法(幅Wc、高さHc及び奥行きDc)が特定されれば、設計支援装置100は、セルケース56の寸法に基づいて積層電極体50の幅We、高さHe及び奥行きDeを算出することができる。換言すると、基準容量Cb、セルケース56の幅Wc及び目標アスペクト比Rhd_tarの組合せが設定された段階で、設計支援装置100は、積層電極体50の幅We、高さHe及び奥行きDeを特定することが可能である。但し、図9のステップS22で説明したように、積層電極体50の幅Weは、セルケース56の幅Wcが設定された時点で特定可能である。
(A-2-2-2-4. Calculation of the width We, the height He, and the depth De of the laminated electrode body 50)
As described above, in the present embodiment, the plate thickness Tc of the
なお、積層電極体50の幅We、高さHe及び奥行きDe自体を算出する代わりに、設計支援装置100は、正極電極60及び負極電極62の寸法及び枚数Neを算出してもよい。
Instead of calculating the width We, the height He, and the depth De itself of the
(A−2−2−2−5.小括)
以上のように、角型電池30では、アスペクト比Rhd及び体積エネルギ密度VEDcに相関関係が存在する(図11参照)。このため、角型電池30の基準容量Cb及びセルケース56の幅Wcが固定値である場合、体積エネルギ密度VEDcが密度閾値THved以上となるアスペクト比Rhdの1つ(例えば、体積エネルギ密度VEDcが最高となるアスペクト比Rhd)を選択すれば、セルケース56の高さHc及び奥行きDcを特定可能である。体積エネルギ密度VEDcとの関係で設計者が、セルケース56の高さHc及び奥行きDcの目標アスペクト比Rhd_tarを入力すると、設計支援装置100は、角型電池30の基準容量Cb、セルケース56の幅Wc及び目標アスペクト比Rhd_tarの組合せに対応するセルケース56の高さHc及び奥行きDcを特定して表示部124に表示する。
(A-2-2-2-5. Summary)
As described above, in the
(A−2−2−3.電池ユニット22の設計)
設計者は、上記のように設計した角型電池30を前提として、電池ユニット22を設計する。電池ユニット22の設計に際し、設計者は、電池ユニット22の高さ(角型電池30の幅Wcに対応)、電池ユニット22の要求容量Cub、車両10(又は車室28)の幅Wv、車室28の奥行きDca等の制限を満たすように、設計支援装置100を用いて電池ユニット22を設計する。その際、設計支援装置100の電池ユニット設計支援部132は、電池ユニットDB152の電池ユニット設計情報を用いながら、電池ユニット設計支援制御を実行する。上記のように、本実施形態の電池ユニット22は、図2〜図4に示すように角型電池30を配置させる。
(A-2-2-3. Design of battery unit 22)
The designer designs the
(A−2−2−4.その他の設計)
上述した角型電池30及び電池ユニット22の設計に加え、設計グループは、車両10全体に関する設計を行う。その際、設計支援装置100の車両設計支援部134は、車両DB154の車両設計情報を用いながら、車両設計支援制御を実行する。上記のように、本実施形態の電池ユニット22は、車室28の下方に配置させる(図1参照)。
(A-2-2-4. Other designs)
In addition to the design of the
[A−2−3.各部の製造]
製造グループは、設計者による設計に基づいて、角型電池製造装置202を用いて角型電池30を製造する。角型電池製造装置202は、正極電極60、負極電極62、正極端子52、負極端子54、セルケース56等を製造する。角型電池製造装置202は、これらの部品を個別に製造する製造装置及びこれらの部品を組み立てる組立装置を含む。角型電池30を製造するための一部の作業を人手によって行ってもよい。
[A-2-3. Manufacturing of each part]
The manufacturing group manufactures the
また、製造グループは、設計者による設計に基づいて、電池ユニット製造装置204を用いて電池ユニット22を製造する。電池ユニット製造装置204は、角型電池30を並べて電池ユニットケース32に固定させる装置を含む。さらに、電池ユニット製造装置204は、電池ユニットケース32を製造する装置を含んでもよい。電池ユニット22を製造するための一部の作業を人手によって行ってもよい。
In addition, the manufacturing group manufactures the
[A−2−4.車両10の組立て]
製造グループは、設計者による設計に基づいて、車両組立装置206を用いて各部品(電池ユニット22等)を組み立てて車両10を製造する。車両10を組み立てるための一部の作業を人手によって行ってもよい。
[A-2-4. Assembly of vehicle 10]
The manufacturing group manufactures the
<A−3.本実施形態の効果>
以上説明したように、本実施形態によれば、セルケース56及び積層電極体50の寸法の設計(設計ステップ、図9)は、
角型電池30の基準容量Cbを設定する基準容量設定ステップ(図9のS21)と、
セルケース56の幅Wc及び積層電極体50の幅Weを設定する第1寸法設定ステップ(S22)と、
セルケース56の高さHc及び奥行きDc並びに積層電極体50の高さHe及び奥行きDeを設定する第2寸法設定ステップ(S23)と
を含む。
<A-3. Effects of this embodiment>
As described above, according to the present embodiment, the design of the dimensions of the
A reference capacity setting step (S21 in FIG. 9) for setting the reference capacity Cb of the
A first dimension setting step (S22) for setting the width Wc of the
A second dimension setting step (S23) for setting the height Hc and depth Dc of the
第2寸法設定ステップは、第1寸法設定ステップで設定された積層電極体50の幅Weを条件として基準容量Cbを満たす積層電極体50の高さHe及び奥行きDeの組合せに対応するセルケース56の高さHc及び奥行きDcのアスペクト比Rhdのうち角型電池30の体積エネルギ密度VEDcが密度閾値THved以上となるアスペクト比Rhdを選択して、当該アスペクト比Rhdに対応するセルケース56の高さHc及び奥行きDcを設定するケース高さ・奥行き設定ステップを含む(図9のS23)。
In the second dimension setting step, the
本実施形態によれば、まず、角型電池30の基準容量Cb並びにセルケース56の幅Wc及び積層電極体50の幅We(換言すると、正極電極60及び負極電極62の幅)を設定する(図9のS21、S22)。次いで、設定された積層電極体50の幅Weを条件として基準容量Cbを満たす積層電極体50の高さHe及び奥行きDeの組合せに対応するセルケース56の高さHc及び奥行きDcのアスペクト比Rhdのうち角型電池30の体積エネルギ密度VEDcが密度閾値THved以上となるアスペクト比Rhdを選択して、当該アスペクト比Rhdに対応するセルケース56の高さHc及び奥行きDcを設定する(S23)。これにより、角型電池30の基準容量Cbを満たしつつ、高い体積エネルギ密度VEDcを実現可能となる。
According to the present embodiment, first, the reference capacity Cb of the
角型電池30において、正極端子52、負極端子54、正極タブ72、負極タブ74及びセルケース56は、発電に直接寄与しない。このため、例えば、正極端子52、負極端子54、正極タブ72及び負極タブ74の寸法並びにセルケース56の幅Wc及び奥行きDcを固定した状態又はそれに近い状態でセルケース56(及び積層電極体50)の高さHcを増加させると、積層電極体50に対する正極端子52、負極端子54、正極タブ72及び負極タブ74の体積(又は面積)の割合は減少し、その結果、体積エネルギ密度VEDcが向上する(図12)。
In the
また、正極端子52、負極端子54、正極タブ72及び負極タブ74の寸法並びにセルケース56の幅Wc及び高さHcを固定した状態又はそれに近い状態でセルケース56(及び積層電極体50)の奥行きDcを減少させると、角型電池30全体におけるセルケース56の体積Vcの割合は増加し、その結果、体積エネルギ密度VEDcが低下する(図13)。
In addition, the dimensions of the
これらのため、セルケース56の高さHc及び奥行きDcのアスペクト比Rhdによって、角型電池30全体の体積エネルギ密度VEDcが変化する(図11)。
For these reasons, the volume energy density VEDc of the entire
本実施形態によれば、基準容量Cb及びセルケース56の幅Wcを設定した上で(図9のS21、S22)、これらに対応するセルケース56の高さHc及び奥行きDcのアスペクト比Rhdのうち角型電池30の体積エネルギ密度VEDcが密度閾値THved以上となるアスペクト比Rhdを選択して、当該アスペクト比Rhdに対応するセルケース56の高さHc及び奥行きDcを設定する(図9のS23)。これにより、角型電池30の基準容量Cbを満たしつつ、高い体積エネルギ密度VEDcを実現可能となる。加えて、セルケース56の幅Wcについての設計の自由度を向上することができる。
According to the present embodiment, after setting the reference capacity Cb and the width Wc of the cell case 56 (S21 and S22 in FIG. 9), the aspect ratio Rhd of the height Hc and the depth Dc of the
本実施形態において、セルケース56の高さHcよりも幅Wcを短く設定する(図5)。これにより、正極端子52(又は正極タブ72)と負極端子54(又は負極タブ74)との間の距離Le(図4)を短くすることができる。従って、正極端子52(又は正極タブ72)と負極端子54(又は負極タブ74)との間の隙間を小さくして(無駄な空間を減らすことで)、より高い体積エネルギ密度VEDcを実現可能となる。 In the present embodiment, the width Wc is set shorter than the height Hc of the cell case 56 (FIG. 5). Thereby, the distance Le (FIG. 4) between the positive electrode terminal 52 (or positive electrode tab 72) and the negative electrode terminal 54 (or negative electrode tab 74) can be shortened. Therefore, the gap between the positive electrode terminal 52 (or the positive electrode tab 72) and the negative electrode terminal 54 (or the negative electrode tab 74) is reduced (by reducing useless space), and a higher volume energy density VEDc can be realized. Become.
本実施形態において、ケース高さ・奥行き設定ステップ(図9のS23)で選択されるアスペクト比Rhdは、5〜12の範囲から選択される(図14)。これにより、発電に直接寄与しない部分(正極端子52、負極端子54、正極タブ72、負極タブ74、セルケース56等)が角型電池30に占める体積割合を最小又はその近傍の値とし易くなる。従って、角型電池30全体での体積エネルギ密度VEDcを向上することが可能となる。
In the present embodiment, the aspect ratio Rhd selected in the case height / depth setting step (S23 in FIG. 9) is selected from the range of 5 to 12 (FIG. 14). Thereby, it becomes easy to make the volume ratio which the part (the
本実施形態において、第1寸法設定ステップ(図9のS22)で選択されるセルケース56の幅Wcは、20〜80ミリメートルの範囲から選択される。これにより、車両10等の比較的大容量の用途に用いる角型電池30について、角型電池30の基準容量Cbを満たしつつ、高い体積エネルギ密度VEDcを実現可能となる。
In the present embodiment, the width Wc of the
本実施形態では、角型電池30を設計する設計ステップ(図8のS11)と、
設計ステップで設計した角型電池30を複数製造する角型電池製造ステップ(S12)と、
複数の角型電池30を組み合わせて電池ユニット22を製造する電池ユニット製造ステップ(S12)と
電池ユニット22を車両10に配置する電池ユニット配置ステップ(S13)と
を備える。
In the present embodiment, a design step (S11 in FIG. 8) for designing the
A square battery manufacturing step (S12) for manufacturing a plurality of
A battery unit manufacturing step (S12) for manufacturing the
前記電池ユニット製造ステップ(図8のS12)は、セルケース56の奥行き方向(図5のD方向)に向かって角型電池30を複数配列する角型電池配列ステップを含む(図2参照)。前記電池ユニット配置ステップ(図8のS13)では、セルケース56の幅方向(図5のW方向)が車両10の高さ方向(図2のZ方向)と一致し、セルケース56の奥行き方向(図5のD方向)が車両10の幅方向(図2のY方向)と一致するように電池ユニット22を車両10に配置する(図1、図2参照)。
The battery unit manufacturing step (S12 in FIG. 8) includes a square battery arranging step in which a plurality of the
これにより、上述した角型電池30の製造方法の効果に加え、以下の効果を奏することができる。すなわち、本実施形態によれば、セルケース56の幅方向(図5のW方向)が車両10の高さ方向(図1のZ方向)と一致し、セルケース56の奥行き方向(図5のD方向)が車両10の幅方向(図1のY方向)と一致するように電池ユニット22を車両10に配置する。これにより、セルケース56の高さHc及び奥行きDcよりも先に設定するセルケース56の幅Wcを車両10の上下方向に一致させる。従って、車両10における電池ユニット22の高さHuを先に設定することで高さ方向における電池ユニット22の設計自由度を上げることが可能となる。加えて、電池ユニット22の要求容量Cubに応じて角型電池30の個数を変化させることで、電池ユニット22の要求容量Cubの自由度を向上させることが可能となる。
Thereby, in addition to the effect of the manufacturing method of the
本実施形態において、前記電池ユニット配置ステップ(図8のS13)では、電池ユニット22を車室28の下部に配置する(図1)。これにより、電池ユニット22の高さHu(セルケース56の幅Wc)を適宜調整可能となり、車室28の設計自由度を向上可能となる。
In the present embodiment, in the battery unit arrangement step (S13 in FIG. 8), the
本実施形態において、設計支援装置100は、
角型電池30の基準容量Cb及びセルケース56の幅Wcの入力を設計者(ユーザ)から受け付け(図10のS31、S32)、
基準容量Cb及びセルケース56の幅Wcに対応するセルケース56の高さHc及び奥行きDcのアスペクト比Rhdと角型電池30の体積エネルギ密度VEDcの関係図(図11)と、アスペクト比Rhdの入力欄とを表示し(S33)、
設計者が入力したアスペクト比Rhdに対応するセルケース56の高さHc及び奥行きDcを算出して表示する(S35)。
In the present embodiment, the
The input of the reference capacity Cb of the
The relationship between the aspect ratio Rhd of the height Hc and depth Dc of the
The height Hc and depth Dc of the
本実施形態によれば、まず、角型電池30の基準容量Cb並びにセルケース56の幅Wc及び積層電極体50の幅We(換言すると、正極電極60及び負極電極62の幅)の入力を設計者から受け付ける。次いで、入力された基準容量Cb及びセルケース56の幅Wcに対応するセルケース56の高さHc及び奥行きDcのうち、角型電池30の体積エネルギ密度VEDcが密度閾値THved以上となるセルケース56の高さHc及び奥行きDcを、設計者による目標アスペクト比Rhd_tarの入力に基づいて算出して表示する。これにより、設計者が求める基準容量Cb及びセルケース56の幅Wcを実現しつつ、高い体積エネルギ密度VEDcを有する角型電池30の設計を支援可能となる。
According to the present embodiment, first, the input of the reference capacity Cb of the
本実施形態では、セルケース56の幅方向(図5のW方向)を車両10の垂直方向(図1のZ方向)に合わせ、奥行き方向(図5のD方向)及び高さ方向(図5のH方向)を車両10の水平方向(図1のXY方向)に合わせる。加えて、セルケース56の奥行き方向に沿って角型電池30を整列配置させる(図1〜図4)。
In this embodiment, the width direction (W direction in FIG. 5) of the
これにより、セルケース56の幅方向が車両10の上下方向に一致することとなる。このため、セルケース56の幅Wcを調整することで、車両10の上下方向の厚みを抑えることが可能となる。また、角型電池30を整列配置することで、車両10の床下配置等が可能となり、レイアウトの自由度を向上させることができる。
As a result, the width direction of the
B.変形例
なお、本発明は、上記実施形態に限らず、本明細書の記載内容に基づき、種々の構成を採り得ることはもちろんである。例えば、以下の構成を採用することができる。
B. Modifications It should be noted that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and it is needless to say that various configurations can be adopted based on the description of the present specification. For example, the following configuration can be adopted.
<B−1.適用対象>
上記実施形態では、角型電池30及び電池ユニット22を車両10に適用したが(図1)、これに限らず、別の対象に適用してもよい。例えば、角型電池30又は電池ユニット22を船舶や航空機等の移動物体に用いることもできる。或いは、角型電池30又は電池ユニット22を、ロボット、製造装置又は家電製品に適用してもよい。
<B-1. Applicable object>
In the said embodiment, although the
<B−2.電池ユニット22>
[B−2−1.電池ユニット22の配置]
上記実施形態では、セルケース56の奥行き方向(図5のD方向)が車両10の幅方向(図1及び図2のY方向)と一致するように電池ユニット22を車両10に配置した(図1、図2)。しかしながら、例えば、車両10等における電力源としての電池ユニット22の機能に着目すれば、これに限らない。例えば、セルケース56の奥行き方向(図5のD方向)が車両10の前後方向(図1及び図2のX方向)と一致するように電池ユニット22を車両10に配置してもよい。
<B-2.
[B-2-1. Arrangement of Battery Unit 22]
In the above embodiment, the
上記実施形態では、セルケース56の幅方向(図5のW方向)が車両10の高さ方向(図1及び図2のZ方向)と一致するように電池ユニット22を車両10に配置した(図1、図2)。しかしながら、例えば、車両10等における電力源としての電池ユニット22の機能に着目すれば、これに限らない。例えば、セルケース56の幅方向(図5のW方向)が車両10の前後方向(図1及び図2のX方向)又は幅方向(Y方向)と一致するように電池ユニット22を車両10に配置してもよい。
In the above embodiment, the
上記実施形態では、電池ユニット22を車室28の下方に配置した(図1)。しかしながら、例えば、車両10等における電力源としての機能に着目すれば、これに限らない。例えば、車室28の前側又は後ろ側に電池ユニット22を配置してもよい。
In the above embodiment, the
上記実施形態では、ある電池群90の各電池30の下面は、他の電池群90の各電池30の下面と接するように配置した(図2、図4)。しかしながら、例えば、車両10等における電力源としての角型電池30の機能に着目すれば、これに限らない。例えば、各電池30の向きが全て同じとなるように角型電池30を配置してもよい。
In the said embodiment, the lower surface of each
[B−2−2.電池ユニット22の構成]
上記実施形態において、電池ユニット22は、複数の角型電池群90を有していた(図2)。しかしながら、例えば、車両10等における電力源としての電池ユニット22の機能に着目すれば、これに限らない。例えば、角型電池群90は1つであってもよい。或いは、角型電池30に着目すれば、単一の角型電池30のみの利用(角型電池群90なし)であってもよい。
[B-2-2. Configuration of Battery Unit 22]
In the embodiment described above, the
<B−3.角型電池30の設計>
[B−3−1.セルケース56の幅Wc、高さHc及び奥行きDcの設定順序]
上記実施形態では、セルケース56の幅Wcを設定した後(図9のS22)、セルケース56の高さHc及び奥行きDcを設定した(S23)。しかしながら、例えば、体積エネルギ密度VEDcが密度閾値THved以上となるように、セルケース56の高さHc及び奥行きDcのアスペクト比Rhdを設定する観点からすれば、これに限らない。
<B-3. Design of
[B-3-1. Setting order of width Wc, height Hc and depth Dc of cell case 56]
In the above embodiment, after setting the width Wc of the cell case 56 (S22 in FIG. 9), the height Hc and the depth Dc of the
例えば、セルケース56の奥行きDcを設定した後、セルケース56の幅Wc及び高さHcを設定してもよい。この場合、奥行きDcとの関係で目標アスペクト比Rhd_tarを満たすように高さHcを設定すると共に、高さHc及び奥行きDcを条件としつつ角型電池30の基準容量Cbを満たすように幅Wcを設定する。
For example, after setting the depth Dc of the
セルケース56の高さHcを設定した後、セルケースの幅Wc及び奥行きDcを設定する場合も同様である。すなわち、セルケース56の高さHcを設定した後、セルケース56の幅Wc及び奥行きDcを設定してもよい。この場合、高さHcとの関係で目標アスペクト比Rhd_tarを満たすように奥行きDcを設定すると共に、高さHc及び奥行きDcを条件としつつ角型電池30の基準容量Cbを満たすように幅Wcを設定する。
The same applies to the case where the width Wc and the depth Dc of the cell case are set after the height Hc of the
[B−3−2.セルケース56の寸法]
上記実施形態において、セルケース56の幅Wcは、高さHcよりも小さく、奥行きDcよりも大きかった(図5等)。しかしながら、例えば、高い体積エネルギ密度VEDcを実現するアスペクト比Rhdの観点からすれば、これに限らない。例えば、セルケース56の幅Wcは、高さHc及び奥行きDcよりも小さくしてもよい。
[B-3-2. Dimensions of cell case 56]
In the above embodiment, the width Wc of the
[B−3−3.角型電池設計支援制御]
上記実施形態の角型電池設計支援制御に関し、設計支援装置100は、設計者が入力した基準容量Cb及びセルケース56の幅Wcに基づいて、アスペクト比Rhd及び体積エネルギ密度VEDcの特性図(図11)並びに目標アスペクト比Rhd_tarの入力欄を表示部124に表示させた(図10のS33)。そして、設計者が入力した目標アスペクト比Rhd_tarに基づくセルケース56の高さHc及び奥行きDcを表示した(S34)。
[B-3-3. Square battery design support control]
Regarding the prismatic battery design support control of the above embodiment, the
しかしながら、例えば、基準容量Cb及びセルケース56の幅Wcに基づいてセルケース56の高さHc及び奥行きDcを特定する観点からすれば、これに限らない。例えば、セルケース56の高さHc及び奥行きDcを表示する代わりに、セルケース56の高さHc及び奥行きDcを外部機器(例えば、角型電池30の設計を管理する管理サーバ)に出力してもよい。
However, for example, from the viewpoint of specifying the height Hc and the depth Dc of the
或いは、設計支援装置100は、基準容量Cb及びセルケース56の幅Wcの入力を設計者(ユーザ)から受け付けた場合、基準容量Cb及びセルケース56の幅Wcに対応して角型電池30の体積エネルギ密度VEDcが密度閾値THved以上となるセルケース56の高さHc及び奥行きDcを算出して自動的に表示又は出力してもよい。その場合、セルケース56の高さHc及び奥行きDcそれぞれについて単一の値を表示又は出力することに限らず、高さHc及び奥行きDcそれぞれについて数値範囲を表示又は出力してもよい。
Alternatively, when the
<B−4.その他>
上記実施形態又は上記変形例では、数値の比較において等号を含む場合と含まない場合とが存在した。しかしながら、例えば、等号を含む又は等号を外す特別な意味がなければ(換言すると、本発明の効果を得られる場合)、数値の比較において等号を含ませるか或いは含ませないかは任意に設定可能である。その意味において、例えば、体積エネルギ密度VEDcと密度閾値THvedの比較について等号の有無は大きな意味を持たない。
<B-4. Other>
In the said embodiment or the said modification, the case where an equal sign was included in the comparison of a numerical value and the case where it was not included existed. However, for example, if there is no special meaning including or removing the equal sign (in other words, the effect of the present invention can be obtained), it is optional whether or not the equal sign is included in the comparison of numerical values. Can be set. In that sense, for example, the presence or absence of an equal sign does not have a significant meaning for the comparison between the volume energy density VEDc and the density threshold THved.
10…車両 22…電池ユニット
28…車室 30…角型電池
50…積層電極体 52…正極端子
54…負極端子 56…セルケース
60…正極電極 62…負極電極
64…セパレータ 72…正極タブ
74…負極タブ 100…設計支援装置
Cb…基準容量 Dc…セルケースの奥行き
De…積層電極体の奥行き Hc…セルケースの高さ
He…積層電極体の高さ Rhd…アスペクト比
THved…密度閾値 VEDc…体積エネルギ密度
Wc…セルケースの幅 We…積層電極体の幅
DESCRIPTION OF
Claims (11)
前記正極電極それぞれの短辺の一端側から突出する複数の正極タブが接続される正極端子と、
前記正極タブと同じ側の前記負極電極それぞれの短辺の他端側から突出する複数の負極タブが接続される負極端子と、
前記積層電極体を収容する直方体状のセルケースと
を有する角型電池の製造方法であって、
前記角型電池を設計する設計ステップと、
前記設計ステップで設計した前記角型電池を製造する製造ステップと
を備え、
前記セルケースの6つの面を、
前記正極電極及び前記負極電極と平行な第1面及び第2面と、
前記正極端子及び前記負極端子が配置される第3面と、
前記第3面と反対側の第4面と、
前記第1面、前記第2面、前記第3面及び前記第4面と垂直な第5面及び第6面と
定義し、且つ
前記第1面及び前記第2面と前記第3面及び前記第4面とが接する辺の長さを前記セルケースの幅と、
前記第1面及び前記第2面と前記第5面及び前記第6面とが接する辺の長さを前記セルケースの高さと、
前記正極電極及び前記負極電極の積層方向の長さを前記セルケースの奥行きと
定義するとき、
前記設計ステップは、
前記角型電池の基準容量を設定する基準容量設定ステップと、
前記セルケースの幅及び前記積層電極体の幅を設定する第1寸法設定ステップと、
前記セルケースの高さ及び奥行き並びに前記積層電極体の高さ及び奥行きを設定する第2寸法設定ステップと
を含み、
前記第2寸法設定ステップは、前記第1寸法設定ステップで設定された前記積層電極体の幅を条件として前記基準容量を満たす前記積層電極体の高さ及び奥行きの組合せに対応する前記セルケースの高さ及び奥行きのアスペクト比のうち前記角型電池の体積エネルギ密度が密度閾値以上となる前記アスペクト比を選択して、当該アスペクト比に対応する前記セルケースの高さ及び奥行きを設定するケース高さ・奥行き設定ステップを含む
ことを特徴とする角型電池の製造方法。 A laminated electrode body in which a rectangular positive electrode and a rectangular negative electrode facing each other through a separator are laminated;
A positive electrode terminal to which a plurality of positive electrode tabs protruding from one end side of each short side of the positive electrode are connected;
A negative electrode terminal to which a plurality of negative electrode tabs projecting from the other end side of each short side of the negative electrode on the same side as the positive electrode tab are connected;
A rectangular battery manufacturing method having a rectangular parallelepiped cell case that houses the laminated electrode body,
A design step of designing the prismatic battery;
A manufacturing step for manufacturing the prismatic battery designed in the design step, and
The six sides of the cell case
A first surface and a second surface parallel to the positive electrode and the negative electrode;
A third surface on which the positive terminal and the negative terminal are disposed;
A fourth surface opposite to the third surface;
The first surface, the second surface, the third surface, the fifth surface and the sixth surface perpendicular to the fourth surface are defined, and the first surface, the second surface, the third surface, and the The length of the side where the fourth surface is in contact with the width of the cell case,
The length of the side where the first surface and the second surface are in contact with the fifth surface and the sixth surface is the height of the cell case,
When defining the length in the stacking direction of the positive electrode and the negative electrode as the depth of the cell case,
The design step includes
A reference capacity setting step for setting a reference capacity of the square battery;
A first dimension setting step for setting a width of the cell case and a width of the laminated electrode body;
A second dimension setting step for setting the height and depth of the cell case and the height and depth of the laminated electrode body,
In the second dimension setting step, the cell case of the cell case corresponding to a combination of the height and depth of the stacked electrode body that satisfies the reference capacity on the condition of the width of the stacked electrode body set in the first dimension setting step. Case height for selecting the aspect ratio at which the volume energy density of the prismatic battery is equal to or higher than a density threshold among the aspect ratios of height and depth, and setting the height and depth of the cell case corresponding to the aspect ratio A method for manufacturing a prismatic battery, comprising: a depth / depth setting step.
前記セルケースの高さよりも幅を短く設定する
ことを特徴とする角型電池の製造方法。 In the manufacturing method of the square battery according to claim 1,
A method for manufacturing a rectangular battery, wherein the width is set shorter than the height of the cell case.
前記ケース高さ・奥行き設定ステップで選択される前記アスペクト比は、5〜12の範囲から選択される
ことを特徴とする角型電池の製造方法。 In the manufacturing method of the square battery according to claim 1 or 2,
The aspect ratio selected in the case height / depth setting step is selected from a range of 5 to 12. A method for manufacturing a prismatic battery, wherein:
前記第1寸法設定ステップで選択される前記セルケースの幅は、20〜80ミリメートルの範囲から選択される
ことを特徴とする角型電池の製造方法。 In the manufacturing method of the square battery of any one of Claims 1-3,
The method for manufacturing a prismatic battery, wherein the width of the cell case selected in the first dimension setting step is selected from a range of 20 to 80 millimeters.
前記正極電極それぞれの短辺の一端側から突出する複数の正極タブが接続される正極端子と、
前記正極タブと同じ側の前記負極電極それぞれの短辺の他端側から突出する複数の負極タブが接続される負極端子と、
前記積層電極体を収容する直方体状のセルケースと
を有する角型電池を搭載した車両の製造方法であって、
前記角型電池を設計する設計ステップと、
前記設計ステップで設計した前記角型電池を複数製造する角型電池製造ステップと
複数の前記角型電池を組み合わせて電池ユニットを製造する電池ユニット製造ステップと
前記電池ユニットを前記車両に配置する電池ユニット配置ステップと
を備え、
前記セルケースの6つの面を、
前記正極電極及び前記負極電極と平行な第1面及び第2面と、
前記正極端子及び前記負極端子が配置される第3面と、
前記第3面と反対側の第4面と、
前記第1面、前記第2面、前記第3面及び前記第4面と垂直な第5面及び第6面と
定義し、且つ
前記第1面及び前記第2面と前記第3面及び前記第4面とが接する辺の長さを前記セルケースの幅と、
前記第1面及び前記第2面と前記第5面及び前記第6面とが接する辺の長さを前記セルケースの高さと、
前記正極電極及び前記負極電極の積層方向の長さを前記セルケースの奥行きと
定義するとき、
前記設計ステップは、
前記角型電池の基準容量を設定する基準容量設定ステップと、
前記セルケースの幅及び前記積層電極体の幅を設定する第1寸法設定ステップと、
前記セルケースの高さ及び奥行き並びに前記積層電極体の高さ及び奥行きを設定する第2寸法設定ステップと
を有し、
前記第2寸法設定ステップは、前記第1寸法設定ステップで設定された前記積層電極体の幅を条件として前記基準容量を満たす前記積層電極体の高さ及び奥行きの組合せに対応する前記セルケースの高さ及び奥行きのアスペクト比のうち前記角型電池の体積エネルギ密度が密度閾値以上となる前記アスペクト比を選択して、当該アスペクト比に対応する前記セルケースの高さ及び奥行きを設定するケース高さ・奥行き設定ステップを含み、
前記電池ユニット製造ステップは、前記セルケースの奥行き方向に向かって前記角型電池を複数配列する角型電池配列ステップを含み、
前記電池ユニット配置ステップでは、前記セルケースの幅方向が前記車両の高さ方向と一致し、前記セルケースの奥行き方向が前記車両の幅方向又は前後方向と一致するように前記電池ユニットを前記車両に配置する
ことを特徴とする車両の製造方法。 A laminated electrode body in which a rectangular positive electrode and a rectangular negative electrode facing each other through a separator are laminated;
A positive electrode terminal to which a plurality of positive electrode tabs protruding from one end side of each short side of the positive electrode are connected;
A negative electrode terminal to which a plurality of negative electrode tabs projecting from the other end side of each short side of the negative electrode on the same side as the positive electrode tab are connected;
A method of manufacturing a vehicle equipped with a rectangular battery having a rectangular parallelepiped cell case that houses the laminated electrode body,
A design step of designing the prismatic battery;
A square battery manufacturing step for manufacturing a plurality of the square batteries designed in the design step, a battery unit manufacturing step for manufacturing a battery unit by combining a plurality of the square batteries, and a battery unit for arranging the battery units in the vehicle A placement step and
The six sides of the cell case
A first surface and a second surface parallel to the positive electrode and the negative electrode;
A third surface on which the positive terminal and the negative terminal are disposed;
A fourth surface opposite to the third surface;
The first surface, the second surface, the third surface, the fifth surface and the sixth surface perpendicular to the fourth surface are defined, and the first surface, the second surface, the third surface, and the The length of the side where the fourth surface is in contact with the width of the cell case,
The length of the side where the first surface and the second surface are in contact with the fifth surface and the sixth surface is the height of the cell case,
When defining the length in the stacking direction of the positive electrode and the negative electrode as the depth of the cell case,
The design step includes
A reference capacity setting step for setting a reference capacity of the square battery;
A first dimension setting step for setting a width of the cell case and a width of the laminated electrode body;
A second dimension setting step for setting the height and depth of the cell case and the height and depth of the laminated electrode body,
In the second dimension setting step, the cell case of the cell case corresponding to a combination of the height and depth of the stacked electrode body that satisfies the reference capacity on the condition of the width of the stacked electrode body set in the first dimension setting step. Case height for selecting the aspect ratio at which the volume energy density of the prismatic battery is equal to or higher than a density threshold among the aspect ratios of height and depth, and setting the height and depth of the cell case corresponding to the aspect ratio Including depth and depth setting steps,
The battery unit manufacturing step includes a square battery arrangement step of arranging a plurality of the square batteries in the depth direction of the cell case,
In the battery unit arranging step, the battery unit is placed in the vehicle so that a width direction of the cell case coincides with a height direction of the vehicle, and a depth direction of the cell case coincides with a width direction or a front-rear direction of the vehicle. A method for manufacturing a vehicle, characterized by comprising:
前記電池ユニット配置ステップでは、前記電池ユニットを車室の下部に配置する
ことを特徴とする車両の製造方法。 The vehicle manufacturing method according to claim 5,
In the battery unit arranging step, the battery unit is arranged in a lower part of a passenger compartment.
前記正極電極それぞれの短辺の一端側から突出する複数の正極タブが接続される正極端子と、
前記正極タブと同じ側の前記負極電極それぞれの短辺の他端側から突出する複数の負極タブが接続される負極端子と、
前記積層電極体を収容する直方体状のセルケースと
を有する角型電池の設計を、設計支援装置を用いて支援する角型電池の設計支援方法であって、
前記セルケースの6つの面を、
前記正極電極及び前記負極電極と平行な第1面及び第2面と、
前記正極端子及び前記負極端子が配置される第3面と、
前記第3面と反対側の第4面と、
前記第1面、前記第2面、前記第3面及び前記第4面と垂直な第5面及び第6面と
定義し、且つ
前記第1面及び前記第2面と前記第3面及び前記第4面とが接する辺の長さを前記セルケースの幅と、
前記第1面及び前記第2面と前記第5面及び前記第6面とが接する辺の長さを前記セルケースの高さと、
前記正極電極及び前記負極電極の積層方向の長さを前記セルケースの奥行きと
定義するとき、
前記設計支援装置は、
前記角型電池の基準容量及び前記セルケースの幅の入力をユーザから受け付け、
前記基準容量及び前記セルケースの幅に対応する前記セルケースの高さ及び奥行きのアスペクト比と前記角型電池の体積エネルギ密度の関係図と、前記アスペクト比の入力欄とを表示し、
前記ユーザが入力した前記アスペクト比に対応する前記セルケースの高さ及び奥行きを算出して表示又は出力する、又は、
前記設計支援装置は、
前記角型電池の基準容量及び前記セルケースの幅の入力を前記ユーザから受け付け、
前記基準容量及び前記セルケースの幅に対応して前記角型電池の体積エネルギ密度が密度閾値以上となる前記セルケースの高さ及び奥行きを算出して表示又は出力する
ことを特徴とする角型電池の設計支援方法。 A laminated electrode body in which a rectangular positive electrode and a rectangular negative electrode facing each other through a separator are laminated;
A positive electrode terminal to which a plurality of positive electrode tabs protruding from one end side of each short side of the positive electrode are connected;
A negative electrode terminal to which a plurality of negative electrode tabs projecting from the other end side of each short side of the negative electrode on the same side as the positive electrode tab are connected;
A prismatic battery design support method for supporting the design of a prismatic battery having a rectangular parallelepiped cell case that houses the laminated electrode body using a design support device,
The six sides of the cell case
A first surface and a second surface parallel to the positive electrode and the negative electrode;
A third surface on which the positive terminal and the negative terminal are disposed;
A fourth surface opposite to the third surface;
The first surface, the second surface, the third surface, the fifth surface and the sixth surface perpendicular to the fourth surface are defined, and the first surface, the second surface, the third surface, and the The length of the side where the fourth surface is in contact with the width of the cell case,
The length of the side where the first surface and the second surface are in contact with the fifth surface and the sixth surface is the height of the cell case,
When defining the length in the stacking direction of the positive electrode and the negative electrode as the depth of the cell case,
The design support apparatus includes:
Accepting input from the user of the reference capacity of the square battery and the width of the cell case,
The relationship between the aspect ratio of the height and depth of the cell case corresponding to the reference capacity and the width of the cell case and the volumetric energy density of the prismatic battery, and an input field for the aspect ratio are displayed.
Calculate and display or output the height and depth of the cell case corresponding to the aspect ratio input by the user, or
The design support apparatus includes:
Accepting input from the user of the reference capacity of the square battery and the width of the cell case,
A square shape that calculates and displays or outputs the height and depth of the cell case where the volume energy density of the square battery is equal to or higher than a density threshold corresponding to the reference capacity and the width of the cell case. Battery design support method.
前記正極電極それぞれの短辺の一端側から突出する複数の正極タブが接続される正極端子と、
前記正極タブと同じ側の前記負極電極それぞれの短辺の他端側から突出する複数の負極タブが接続される負極端子と、
前記積層電極体を収容する直方体状のセルケースと
を有する角型電池であって、
前記セルケースは、
前記正極電極及び前記負極電極と平行な第1面及び第2面と、
前記正極端子及び前記負極端子が配置される第3面と、
前記第3面と反対側の第4面と、
前記第1面、前記第2面、前記第3面及び前記第4面と垂直な第5面及び第6面と
を備え、
前記第1面及び前記第2面と前記第3面及び前記第4面とが接する辺の長さを前記セルケースの幅と、
前記第1面及び前記第2面と前記第5面及び前記第6面とが接する辺の長さを前記セルケースの高さと、
前記正極電極及び前記負極電極の積層方向の長さを前記セルケースの奥行きと
定義するとき、
前記セルケースの高さ及び奥行きのアスペクト比が5〜12の範囲に含まれる
ことを特徴とする角型電池。 A laminated electrode body in which a rectangular positive electrode and a rectangular negative electrode facing each other through a separator are laminated;
A positive electrode terminal to which a plurality of positive electrode tabs protruding from one end side of each short side of the positive electrode are connected;
A negative electrode terminal to which a plurality of negative electrode tabs projecting from the other end side of each short side of the negative electrode on the same side as the positive electrode tab are connected;
A rectangular battery having a rectangular parallelepiped cell case that houses the laminated electrode body,
The cell case is
A first surface and a second surface parallel to the positive electrode and the negative electrode;
A third surface on which the positive terminal and the negative terminal are disposed;
A fourth surface opposite to the third surface;
A fifth surface and a sixth surface perpendicular to the first surface, the second surface, the third surface, and the fourth surface;
The width of the cell case is defined as the length of the side where the first surface and the second surface are in contact with the third surface and the fourth surface,
The length of the side where the first surface and the second surface are in contact with the fifth surface and the sixth surface is the height of the cell case,
When defining the length in the stacking direction of the positive electrode and the negative electrode as the depth of the cell case,
The aspect ratio of the height and depth of the cell case is included in the range of 5 to 12. Square battery characterized by the above.
前記セルケースの幅は、20〜80ミリメートルの範囲に含まれる
ことを特徴とする角型電池。 The prismatic battery according to claim 8,
A width of the cell case is included in a range of 20 to 80 millimeters.
前記正極電極それぞれの短辺の一端側から突出する複数の正極タブが接続される正極端子と、
前記正極タブと同じ側の前記負極電極それぞれの短辺の他端側から突出する複数の負極タブが接続される負極端子と、
前記積層電極体を収容する直方体状のセルケースと
を有する角型電池であって、
前記セルケースは、
前記正極電極及び前記負極電極と平行な第1面及び第2面と、
前記正極端子及び前記負極端子が配置される第3面と、
前記第3面と反対側の第4面と、
前記第1面、前記第2面、前記第3面及び前記第4面と垂直な第5面及び第6面と
を備え、
前記第1面及び前記第2面と前記第3面及び前記第4面とが接する辺の長さを前記セルケースの幅と、
前記第1面及び前記第2面と前記第5面及び前記第6面とが接する辺の長さを前記セルケースの高さと、
前記正極電極及び前記負極電極の積層方向の長さを前記セルケースの奥行きと
定義するとき、
前記セルケースの幅は、前記セルケースの高さよりも短く且つ20〜80ミリメートルの範囲に含まれる
ことを特徴とする角型電池。 A laminated electrode body in which a rectangular positive electrode and a rectangular negative electrode facing each other through a separator are laminated;
A positive electrode terminal to which a plurality of positive electrode tabs protruding from one end side of each short side of the positive electrode are connected;
A negative electrode terminal to which a plurality of negative electrode tabs projecting from the other end side of each short side of the negative electrode on the same side as the positive electrode tab are connected;
A rectangular battery having a rectangular parallelepiped cell case that houses the laminated electrode body,
The cell case is
A first surface and a second surface parallel to the positive electrode and the negative electrode;
A third surface on which the positive terminal and the negative terminal are disposed;
A fourth surface opposite to the third surface;
A fifth surface and a sixth surface perpendicular to the first surface, the second surface, the third surface, and the fourth surface;
The width of the cell case is defined as the length of the side where the first surface and the second surface are in contact with the third surface and the fourth surface,
The length of the side where the first surface and the second surface are in contact with the fifth surface and the sixth surface is the height of the cell case,
When defining the length in the stacking direction of the positive electrode and the negative electrode as the depth of the cell case,
The width | variety of the said cell case is shorter than the height of the said cell case, and is contained in the range of 20-80 millimeters. The square battery characterized by the above-mentioned.
前記セルケースの幅方向を垂直方向に合わせ、奥行き方向及び高さ方向を水平方向に合わせると共に、前記セルケースの奥行き方向に沿って前記角型電池を整列配置させる
ことを特徴とする車両。 A vehicle having a plurality of prismatic batteries according to any one of claims 8 to 10,
A vehicle characterized in that a width direction of the cell case is aligned with a vertical direction, a depth direction and a height direction are aligned with a horizontal direction, and the square batteries are aligned and arranged along the depth direction of the cell case.
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