JP2020187944A - ホイール内電動システム - Google Patents

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Abstract

【課題】高周波帯において電池内部のインダクタンスを低減した電池システムの提供。【解決手段】複数の電池セル３００が直列に接続された二次電池システムにおいて、前記複数の電池セルは、正極タブ３０５および負極タブ３０４の互いの面を対向させて各電池セルの電池格納部から突出したタブ群を備え、前記タブ群は隣接する電池セル間のタブ同士を接続した接続面を備え、正極タブおよび負極タブの接続面が直列に配列された構成を備え、前記接続面に対向するとともに、前記接続面の配列方向に沿って延在するバスバー５１１を有し、前記バスバーは電流の流通方向が前記接続面を流通する電流とは逆方向になるように前記タブ群と接続されていることを特徴とする二次電池システム。【選択図】図６（ａ）

Description

本発明は、二次電池システム及びこれを用いたホイール内電動システムに関し、特にインダクタンス低減に関する。
従来から、電池の寄生インダクタンスを下げて高周波帯での応答性を向上させる検討が行われてきた。例えば、特許文献１は、電池を配線するバスバーを対向構造とすることで、逆方向の電流によって磁界をキャンセルし、電池システムとしてインダクタンスを下げる方法が開示されている。
特開２０１３―１９１４００号公報
特許文献１では、電池配線のインダクタンスを低減する方法が示されているが、電池内部のインダクタンス低減には言及されていない。電池を複数を直列化して使用した場合、電池内部のインダクタンスは電池の直列数分増加してしまう。この場合、電池内部のインダクタンスが、システム全体に悪影響を及ぼす虞がある。従って、電池内部のインダクタンスを低減する必要がある。
上記課題を解決するための本発明の特徴は、例えば以下の通りである。
互いに電気的に直列に接続される複数の電池セル（３００）と、
複数の電池セルから供給される直流電力を交流電力に変換する電力変換回路部（９０３）と、
電力変換回路部と複数の電池セルを電気的に接続するバスバー（５１１）と、
複数の電池セルと電力変換回路部と前記バスバーの収納空間を形成しかつシャフト（９２０）と接続するホイール部（９１４）と、を備え、
複数の電池セルのそれぞれは、各電池セルの電池格納部から突出したタブ群（３０１、３０２）を有し、
タブ群は、隣接する電池セル間の異極のタブ同士を接続した端子部（３０４、３０５）を有し、
バスバーは、端子部に対向するとともに、端子部の配列方向に沿って延在し、当該バスバーの電流の流通方向が接続面を流通する電流とは逆方向になるようにタブ群と接続されるホイール内電動システム。
本発明により、低インダクタンスの電池システムが提供できる。
本発明の一実施例に係る電極群２０の内部構造を示す分解斜視図である。 本発明の一実施例に係る電極群２０の組図である。 本発明の一実施例に係る電池セル１００の分解斜視図である。 本発明の一実施例に係る電池セル１００の組図である。 本発明の一実施例に係る電池の等価回路図である。 本発明の一実施例に係る高周波対応電池セル３００の分解斜視図である。 本発明の一実施例に係る高周波対応電池セル３００の組図である。 本発明の一実施例に係る高周波対応電池の直列化配線を示す図である。 本発明の一実施例に係る高周波対応電池の直列化配線を示す図である。 本発明の一実施例に係る２つの電池セル３００の直列配線とバスバー５００の接続構造を示す図である。 本発明の一実施例に係るバスバー５００を配線した際の構成を示す図である。 本発明の一実施例に係る電池モジュール５００展開斜視図である。 本発明の一実施例に係る電池モジュール５００の展開斜視図である。 本発明の一実施例に係る電池モジュール５００の外観斜視図である。 本発明の一実施例に係る電池を適用したモータシステムである。 本発明の一実施例に係る電池セル８１０を直列化した電池モジュール８００の分解斜視図である。 本発明の一実施例に係る電池セル８１０を直列化した電池モジュール８００の組図である。 本発明の一実施例に係るパワーホイールシステムである。 本発明の一実施例に係るパワーホイール９０１の分解斜視図である。 本発明の一実施例に係るパワーホイール９０１の全体斜視図である。 パワー型電池９０４からインバータ９０３までの電流経路を構成する電気回路の全体斜視図である。 図１３の電気回路を矢印方向から見た上面図である。 図１２の平面Ｓによる断面を矢印方向から見た断面図である。 本発明の一実施例に係る第１ベース９４５の全体斜視図である。 本発明の一実施例に係る電池１１００同士の接続構造を示す図である。 本発明の一実施例に係る電池システムの正面図 本発明の一実施例に係る電池モジュール１３００を直列化した電池システム１４００の斜視図である。 本発明の一実施例に係る電池モジュール１３００を直列化した電池システム１４００の正図である。
[実施例１]
以下、図面等を用いて、本発明の実施例について説明する。以下の説明は、本発明の内容の具体例を示すものであり、本発明がこれらの説明に限定されるものではなく、本明細書に開示される技術的思想の範囲内において、当業者による様々な変更および修正が可能である。また、本発明を説明するための全図において、同一の機能を有するものは、同一の符号を付け、その繰り返しの説明は省略する場合がある。
図１（ａ）は、本発明の一実施例に係る電極群２０の内部構造を示す分解斜視図である。図１（ｂ）は、本発明の一実施例に係る電極群２０の組図である。本実施形態に係る電池は、リチウムイオン電池を想定しているが、電池材料はそれに限られない。
図１（ａ）に示されるように、電極群２０は、負極１０と正極１１とセパレータ１２とから構成される。負極接合部１３は、負極１０と接続されかつ外部との電流経路となる。正極接合部１４は、正極１１と接続されかつ外部との電流経路となる。図１（ａ）及び図１（ｂ）で示されるように、２つのセパレータ１２は、正極１１を挟むように配置され、セパレータ１２のうち、いずれか一方の面に負極１０が配置される。
負極１０、正極１１及びセパレータ１２は、不図示のリチウム塩を溶解させた電解液で満たされる。この電解液を介してイオンの伝導を行われる。例えば、ラミネート型の電池では、電池２０を多積層並列させる。そして、電極群２０のそれぞれの負極接合部１３と正極接合部１４を集約し、溶接等で一体化することで電池セルを形成する。
なお、本実施形態に係る正極１１は、（ａ）ｌ箔にニッケル-マンガン-コバルトの三元系正極材料(ＮＭＣ)に代表される正極活物質と導電助剤をバインダーにて結着され塗布される。また、本実施形態に係る負極１０は、Ｃｕ箔にグラファイトに代表される負極活物質と導電助剤をバインダーにて結着され塗布される。
図２（ａ）は、本発明の一実施例に係る電池セル１００の分解斜視図である。図２（ｂ）は、本発明の一実施例に係る電池セル１００の組図である。図２（ａ）では、電極群２０が３つ積層された例が示されているが、電極群２０の積層数はこれに限定されない。
また、本実施例では、ラミネート電池を適用した例を示しているが、電池の種類はラミネート電池に限定されず、角型等の電池でもよい。
図２（ａ）に示されるように、電極群２０のセパレータ１０が、他の電極群２０の負極１０と対向するように同方向を向いて積層される。これにより、積層された電極群２０は、一方の面にセパレータ１１が配置され、他方の面に負極１０が配置されることとなる。さらに、セパレータ１１が配置される面と対向するように、新たに負極１０が積層される。これにより、電池セル１００の内部では、両面に負極が配置される。
次に、多積層された負極接合部１３と、負極タブ１０１とを溶接等で接合する。負極タブ１０１は、外部回路と接続する。
負極タブ１０１は、例えば０．２ｍｍとある程度の厚みを持った板が好ましい。負極タブ１０１は、銅等が材料として用いられ、Ｎｉメッキ等で腐食処理してもよい。
正極１１も同様に、多積層させ集約した正極接合部１４と正極タブ１０３を溶接等で接合する。
正極タブ１０３は、例えば０．２ｍｍとある程度の厚みを持った板が好ましい。また、正極タブ１０３は、Ａｌなどが材料として用いられる。
負極タブ１０１と正極タブ１０３は、ラミネートで密閉するため、シール材１０４が配置される。ここで、負極タブ１０１(正極タブ１０３)とシール材とを一体に形成してもよい。これらをラミネートシート１０５により、両側から挟み、熱溶着することでシールされる。
これにより、ラミネートシート１０５上には、絶縁と密閉を可能にするシール材がコーティングされているため、シール材１０４と接着し電解液の漏れを防ぐことができる。
図３を用いて、電池の等価回路モデルに関して説明する。
図３は、本発明の一実施例に係る電池の等価回路図である。なお、今回は高周波帯での特性を議論するため、高周波帯で関連する等価回路モデルのみを記載している。
図３中の等価回路２００は、電極群２０に対応している。図３に示されるように、タブ近傍の電池の電極材料由来の等価回路２００は、電池の起電力２０１と、電気二重層形成の反応によるキャパシタンス２０２と電極活物質の電荷移動抵抗２０３の並列回路、電極内のインダクタンス２０４とインダクタンス部抵抗２０５の並列回路及び電池の電解液抵抗や部材の抵抗の総和である直流抵抗２０６から構成されている。
電極全体では、電極材料由来の等価回路２００が、抵抗２０８を介して、外部回路に対してタブ等を含む配線由来のインダクタンス２０７と接続している。ここで、タブとは、負極タブ１０１及び正極タブ１０２のことを指す。
タブから遠いほど箔のインダクタンス２０９の影響を受ける。したがって、タブから遠い部分ｚでの電極材料由来の等価回路２１０は、箔のインダクタンス２０９が電極長さの分積算されていく。
インダクタンスによるインピーダンスの絶対値は下記式（１）で表現される。ωは周波数、Ｌはインダクタンス値を示している。
Ｚ＝ωＬ （１）
式（１）より、高周波帯ではインダクタンス２０９の影響を大きく受け、高インピーダンスになってしまう。そのため、タブから遠い部分の電極材料から電力を供給することは困難である。つまり、高周波帯で応答できるのはタブ近傍である。
平滑キャパシタと比較すると、電池は、電気二重層形成の反応によるキャパシタンスのみでも十分な容量があり、タブ近傍の容量のみでも十分である。従って、タブのインダクタンス２０７を低減することが有効であると考えられる。
図４（ａ）及び図４（ｂ）を用いて、電池セル３００のタブ近傍のインダクタンスを低減させる方法を説明する。 図４（ａ）は、本発明の一実施例に係る高周波対応電池セル３００の分解斜視図である。 図４（ｂ）は、本発明の一実施例に係る高周波対応電池セル３００の組図である。
図４（ａ）、図４（ｂ）に示されるように、負極タブ３０１と正極タブ３０２は、ラミネートシート１０５の一端面から、同方向に突出するよう配置される。負極タブ３０１と正極タブ３０２は、電極群２０の積層方向と同じ方向に積層している。絶縁板３０３は、負極タブ３０１と正極タブ３０２の間に配置される。負極タブ３０１は、負極端子部３０４を有しており、正極タブ３０２は、正極端子部３０５を有している。負極端子部３０４は、正極タブ３０２が配置されている方向と反対側に折り曲がるように形成されている。正極タブ３０２は、負極端子部３０４と反対方向に折れ曲がるように形成されている。
電池セル３００の内部構造は、図２で示される電池セル１００と同様に、負極１３と電極群２０が３積層された構成を示している。
負極タブ１０１と正極タブ１０３と同様に、負極タブ３０１及び負極接合部１３、並びに正極タブ３０２及び正極接合部１４は、それぞれ互いに接続する。
正極タブ３０２と負極タブ３０１は、負極接続部３０６のような突出した部分を備える。正極タブ３０２も同様に、正極タブ接合部３０７を備える。負極突出部３０６と正極突出部３０７の形状は限定されないが、電極群２０の積層方向から見た場合に、重ならない位置に配置されることで、絶縁性を確保することができる。
このような構造にすることで、正極タブ３０９と負極タブ３０１が重なる領域において、
正極タブ３０２と負極タブ３０１を流れる電流が反対方向に流れることになるため、インダクタンスを小さくすることができる。
負極タブ１０１及び正極タブ１０３と同様に、負極タブ３０１と正極タブ３０２には、ラミネートで密閉するため、シール材３０８が配置される。これらをラミネートシート１０５により、両側から挟み、熱溶着することでシールされる。
図５を用いて、電池の直列化配線に関して説明する。図５は、本発明の一実施例に係る高周波対応電池の直列化配線を示す図である。
端子部３０４及び端子部３０５は、電池セル３００を直列化するための面として機能する。つまり、端子部３０４及び端子部３０５は、端子部３０４及び３０５の面に対して垂直方向に互いに重なる領域を備える。この端子部３０４、３０５を直列化するための溶接点として使用することで直列化が容易となり、製造性が向上する。
この構成のメリットを、図６（ａ）及び図６（ｂ）を用いて説明する。
図６（ａ）は、２つの電池セル３００の直列配線とバスバー５００の接続構造を示す図である。図６（ｂ）は、バスバー５００を配線した際の構成を示す図である。単純に直列化配線をするのみでは、負極端子部３０４及び正極端子部３０５に起因するインダクタンスが直列数分増加してしまう。したがって、低インダクタンス化するためには、負極タブ端子部３０４及び正極タブ端子部３０５に起因するインダクタンスも低減することが重要である。
本実施例では、図６（ｂ）に示されるように、バスバー５１１を負極タブ端子部３０４及び正極タブ端子部３０５と最も広い面で対向するように配置する。これにより、直列化した電池を流れる電流５０１とバスバーを流れる電流５０２とが逆方向となるため、インダクタンス低減効果が期待できる。
このように、電池内部でのインダクタンス低減及び直列化でのインダクタンス低減を実現する構造を用いることで配線インダクタンス２０７（図３参照）を低減でき、高周波応答が可能になる。
なお、図６（ａ）では不図示であるが、バスバー５１１とタブの間に絶縁処理が必要な場合は、間に絶縁体を配置することが望ましい。
本発明の一実施例に係る電池モジュール５００の構成を図７（ａ）から（ｃ）を用いて説明する。
図７（ａ）は、本発明の一実施例に係る電池モジュール５００展開斜視図である。図７（ｂ）は、本発明の一実施例に係る電池モジュール５００の展開斜視図である。図７（ｃ）は、本発明の一実施例に係る電池モジュール５００の外観斜視図である。
図７（ａ）に示されるように、複数の電池セル３００は、所定の電池セル３００の正極タブ端子部３０５と、隣接する電池セル３００の負極タブ端子部３０４とが重なり合うように積層される。金属板５０７は、複数の電池セル３００の積層方向の両端から、電池セル３００を挟むように配置される。金属板５０７と電池セル３００とは、ビス等の固定部材５０８により固定される。
バスバー５１１は、負極側バスバー５０４及び正極側バスバー５０５により構成される。負極側バスバー５０４及び正極側バスバー５０５は、負荷接続部５１３を備えており、それぞれ外部装置、または他の電池モジュール５００に接続される。バスバー５１１は、上述したように、負極タブ端子部３０４及び正極タブ端子部３０５に対向させる形で配線する。
負極側バスバー５０４は、中継導体５１０を介して、負極タブ端子部３０４に接続される。同様に、正極側バスバー５０５は、中継導体５１０を介して、反対側の外側に位置する正極タブ端子部３０５に接続される。
負極側に配置される中継導体５１０は、一方が負極バスバー５０４と接続し、他方が負極タブ端子部３０４と接続される。
正極バスバー５０５及び負極バスバー５０４は、固定部材５１５により絶縁体５０６に固定される。固定部材５１５は、ビスにより固定される構成としているが、これに限定されない。
図７（ｂ）に示されるように、絶縁体５０６は、負極タブ端子部３０４及び正極タブ端子部３０５とバスバー５１１の間に配置される。これにより、絶縁を確保することができる。
絶縁部材５０６は、バスバー５１１と負極端子部３０４が接続するために、端部に中継導体５１０の幅分だけ高さ方向が低い部分を持つ。これにより、絶縁体５０６を固定部材５０８により（図７（ｃ）参照）固定することができ、製造性が向上する。また、負極タブ端子部３０４及び正極タブ端子部３０５の端部を覆うことができるため、絶縁の信頼性が向上する。
なお、図７（ｃ）においては、負荷接続部５１２、負荷接続部５１３がバスバー５１１の中央に配置されているが、負荷接続部の位置はこの位置に限定されない。もっとも、負荷接続部５０３が中央に配置されることによって、負極側バスバー５０４と、正極側バスバー５０５を共通化することができるため、部品点数を削減することができる。
また、本実施例では、中継導体５１０を用いているが、必ずしもこれを設ける必要はない。例えば、バスバー５１１と接続する負極タブ端子部３０４及び正極タブ端子部３０５を、バスバー５１１方向に傾けることによって、電気的接続を確保することができる。また、バスバー５１１及び中継端子５１０を一体とする構成としてもよい。これらにより、部品点数を低減することができ、製造工数を低減することができる。
もっとも、中継導体５１０を用いることにより、確実にバスバー５１１と負極タブ端子部３０４及び正極タブ端子部３０５とを接続することができるため、接続信頼性を向上することができる。
図８に、本発明の一実施例に係る電池を適用したモータシステムを示す。インバータ６０１は、電池６０２から電力が供給され、モータ６００を駆動する。一般的にインバータに電池から電力を供給する際には、電池とインバータ間に平滑キャパシタを並列接続する必要がある。
本実施例の低インダクタンス電池を使用することで、電池が高周波の電力を出力可能になるため、平滑キャパシタを削減することができる。これにより、システムとしての出力密度の向上及び部品点数削減によるコスト低減という効果を奏する。
[実施例２]
実施例１では、負極タブ３０１及び正極タブ３０２を用いた例を示したが、本実施例では、負極タブ３０１及び正極タブ３０２を用いない場合のインダクタンスを低減させる配線に関して説明する。
実施例１の対向タブ構造をとらずとも、直列化が少ない電池システムにおいては目標のインダクタンス値を下回ることが可能な場合がある。その際には、配線のみを対向させて低インダクタンス化を図ることが有効である。
図９（ａ）は電池セル８１０を直列化した電池モジュール８００の分解斜視図である。図９（ｂ）は電池セル８１０を直列化した電池モジュール８００の組図である。
電池セル８１０は、対向させていない負極タブ８１１と正極タブ８１２を有している。この正負極のタブを、中継導体８０１を介して接合することで直列化を行っている。
図９（ａ）に示されるように、中継導体８０１は、正負タブと対向する接続部８０２を有している。一方の接続部８０２が、正極タブ８１１と接続し、他方の接続部８０２が負極タブ８１２に接続することで、正負極タブを接続する。
バスバー８０３は、図９（ａ）のＡ方向から見た場合、中継導体８０１と重なるように形成され、配置される。これにより、実施例１と同様に電池の直列方向に流れる電流８０４とバスバー８０３を流れる電流８１２が逆方向になるため、インダクタンスを低減できる。なお、バスバー８０３と中継導体８０１との間に、絶縁体を配置してもよい。（不図示）
なお、図９（ａ）では２つの電池間の配線と、その前後の電池への配線部分のみを示しているが、直列数は任意の値で良い。また、本実施例では、コの字形状に形成された中継導体８０１の例を示したが、その形状はコの字に限定されない。また、バスバー８０３の形状も、電流８０４とバスバー８０３を流れる電流８０５が逆方向となるように形成されていればよく、その形状は限定されない。もっとも、本実施例に示した形状は、配線距離が最短となるため、配線抵抗を低減できる。
[実施例３]
パワーホイールシステムを搭載した電気自動車の構成を図１０に示す。電気自動車９００は、複数のパワーホイール９０１を備える。パワーホイール９０１は、モータ９０２とインバータ９０３とパワー型電池９０４を内蔵しており、電力線を介して車体内に搭載されている容量型電池９０５と並列接続されている。インバータ９０３、パワー型電池９０４、容量型電池９０５は、ＥＣＵ９０６（“ＥＣＵ”は“Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ”の略）によって制御される。本実施例は複数のパワーホイールとして４つの車輪全てにパワーホイールを搭載する構成としているが、パワーホイールの数は任意の数でよい。
ここで、モータジェネレータ９０２は交流機、例えば、誘導機や同期機である。パワー型電池９０４および、容量型電池９０５からインバータ９０３へは直流電力が出力される。
インバータ９０３は、パワー型電池９０４および容量型電池９０５から供給される直流電力を三相交流電力に変換する。インバータ９０３が出力する三相交流電力によって、モータジェネレータ９０２が電動機として回転駆動される。これにより、電気自動車９００が走行する。
容量型電池９０５だけではモータジェネレータ１１への供給電力が不足する場合、例えば電気自動車９００の加速時などにおいては、パワー型電池９０４からも、インバータ９０３を介してモータジェネレータ９０２に電力が供給される。本実施例では、容量型電池９０５とパワー型電池９０４は単純な並列接続の関係になっているが、両者の電流配分制御等が可能になるリレーやＤＣ／ＤＣコンバータ等を配置し、アクセル等と連動して電流分配制御することも可能である。これは要求されるシステム要求によって決定される。
電気自動車９００の減速時あるいは制動時などにおいて、すなわちモータジェネレータ９０２の回生時において、モータジェネレータ９０２で発電される交流電力は、インバータ９０３を整流装置として動作させることにより直流電力に変換され、パワー型電池９０４および、容量型電池９０５に蓄電される。
電気自動車９００の駐車時には、容量型電池９０５およびパワー型電池９０４は、図示しない充電装置によって充電される。
パワー型電池９０４は、容量型電池９０５よりも、出力密度に優れるがエネルギー密度，容量（Ａｈ）は小さい。もしくは、コストを軸とすると、エネルギー（ｋＷｈ）当たりのコストは容量型電池９０４よりも高いものの、出力（ｋＷ）当たりのコストが容量型電池９０５よりも安いという特徴を有する。このようなパワー型電池９０４としては、例えば、リチウムイオン電池やニッケル水素電池などが適用される。また、パワー型電池９０５に代えて、これと同様の高出力特性を有するリチウムイオンキャパシタや電気二十層キャパシタなどの蓄電装置（言わば、パワー型蓄電装置）を用いても良い。なお、以下においては、これらの電池およびキャパシタを含めて、「パワー型電池」と総称する。
容量型電池９０５は、パワー型電池９０４よりも出力密度は劣るものの、エネルギー密度に優れ容量（Ａｈ）が大きい。もしくは、コストを軸とすると、出力（ｋＷ）当たりのコストはパワー型電池９０４よりも高いものの、エネルギー（ｋＷｈ）当たりのコストがパワー型電池９０４よりも安いという特徴を有する。このような容量型電池９０５としては、リチウムイオン電池、リチウムイオン半固体電池、リチウム固体電池、鉛電池、ニッケル亜鉛電池などが適用される。
上記のように、本実施例では、パワー型電池９０４および容量型電池９０５を併用して、使用する電池全体として、電池容量を確保しながらも電池出力を高めるといった出力容量性能の最適化と、要求性能（ｋＷｈ、ｋＷ）に対するコストの最適化が可能となる。このようなシステムは、性能の最適化が可能であるため、容量型電池のみを使用するのに比べ負荷軽減が可能なシステム構成である。
図１１は、本実施形態に係るパワーホイール９０１の分解斜視図である。図１２は、本実施形態に係るパワーホイール９０１の全体斜視図である。
モータ９１０は、ステータ９１１と、ロータ９１２と、により構成される。ロータ９１２は、タイヤ９１３を支持するロータフレーム９１４を有する。シャフト９２０は、ロータフレーム９１４に接続される。
インバータ９０３は、パワー型電池９０４から供給される直流電力を交流電力に変換し、この交流電力をステータ９１１に伝達する。インバータ９０３は、Ｕ相交流電流を出力するＵ相パワー半導体モジュール９３０Ｕと、Ｖ相交流電流を出力するＶ相パワー半導体モジュール９３０Ｖと、Ｗ相交流電流を出力するＷ相パワー半導体モジュール９３０Ｗと、直流電力を平滑化するコンデンサモジュール９３１と、コンデンサモジュール９３１と３相のパワー半導体モジュールを接続する直流バスバー９３２と、により構成される。インバータ９０３の詳細構造は、後述する。
本実施形態におけるパワー型電池９０４は、前述の実施例にて説示した電池ユニット９０４Ａないし９０４Ｆを６つ設ける。６つの電池ユニット９０４Ａないし９０４Ｆは、シャフト９２０を中心に周方向に並べられる。
図１３は、パワー型電池９０４からインバータ９０３までの電流経路を構成する電気回路の全体斜視図である。図１４は、図１３の電気回路を矢印方向から見た上面図である。図１５は、図１２の平面Ｓによる断面を矢印方向から見た断面図である。
図１４に示されるように、第１電池側バスバー９４１Ａは、後述するリレー正極端子９４３Ａと電池ユニット９０４Ａの正極端子５１０Ａを接続する。
第２電池側バスバー９４１Ｂは、電池ユニット９０４Ａの負極端子５０９Ａと電池ユニット９０４Ｂの正極端子５１０Ｂとを接続する。
第３電池側バスバー９４１Ｃは、電池ユニット９０４Ｂの負極端子５０９Ｂと電池ユニット９０４Ｃの正極端子５１０Ｃとを接続する。
第４電池側バスバー９４１Ｄは、電池ユニット９０４Ｃの負極端子５０９Ｃと電池ユニット９０４Ｄの正極端子５１０Ｄとを接続する。
第５電池側バスバー９４１Ｅは、電池ユニット９０４Ｄの負極端子５０９Ｄと電池ユニット９０４Ｅの正極端子５１０Ｅとを接続する。
第６電池側バスバー９４１Ｆは、電池ユニット９０４Ｅの負極端子５０９Ｅと電池ユニット９０４Ｆの正極端子５１０Ｆとを接続する。
第１電池側バスバー９４１Ａ等の６つのそれぞれのバスバーは、シャフト９２０を中心とした円弧状に形成される。
第７電池側バスバー９４１Ｇは、電池ユニット９０４Ｄの負極端子５０９Ｆと接続される。さらに第７電池側バスバー９４１Ｇは、絶縁部材９４４を挟んで第１電池側バスバー９４１Ａないし第６電池側バスバー９４１Ｆと対向するように円環状に形成され、リレー負極端子９４３Ｂと接続される。
これにより、第７電池側バスバー９４１Ｇと第１電池側バスバー９４１Ａないし第６電池側バスバー９４１Ｆの積層化が図れ、互いに流れる電流により生じる磁界を打ち消しあい、配線インダクタンスの低減を図ることができる。
また第１電池側バスバー９４１Ａ等は、シャフト９２０と電池ユニット９０４Ａないし９０４Ｆの間に配置される。つまり第１電池側バスバー９４１Ａ等は、電池ユニット９０４Ａないし９０４Ｆよりもシャフト９２０に近い内周側に配置される。
これにより、第１電池側バスバー９４１Ａ等の配線長さを短くすることができ、配線インダクタンスを小さくすることができる。
またシャフト９２０は、回転するベアリング等からの熱が伝達するので高温になる傾向がある。一方、電池ユニット９０４Ａないし９０４Ｆは他の部品に比較して厳しい耐熱条件となる傾向がある。そこで、第１電池側バスバー９４１Ａ等がシャフト９２０と電池ユニット９０４Ａないし９０４Ｆの間に配置されることにより、第１電池側バスバー９４１Ａ等の周辺に断熱空間として機能する空気層が形成され、電池ユニット９０４Ａないし９０４Ｆがシャフト９２０からの熱から守ることができる。
また電池ユニット９０４Ａないし９０４Ｆは、シャフト９２０から遠ざかるほど、その幅が大きくなるように形成される。この幅とは、シャフト９２０を中心にした周方向の幅である。これにより、電池ユニット９０４Ａないし９０４Ｆの集積率を向上させることができ、パワー型電池９０４の容量を向上させることができる。
リレー側バスバー９４２は、リレー９４３を介して中継バスバー９４５と接続される。ホイール内に、パワー型電池９０４からインバータ９０３までの電気回路を配置すると、パワー型電池９０４からモータ９１０までの配線が近くなり、回生電力が損失が少ない状態で伝達される。一方で、回生電力等によりパワー型電池９０４の過充電や過電流によりパワー型電池９０４の過温度に対して十分な対策を講じる必要がある。
そのため、本実施形態に係るパワーホイール９０１は、パワー型電池９０４からインバータ９０３までの経路の途中にリレー９４３を設けている。また本実施形態に係るリレー９４３は。例えば機械式のリレーを用いる。半導体リレーは、幅広面が形成することができて冷却しやすいというメリットはあるが、パワーホイール９０１が長期間駆動しない場合には、半導体リレーを介して漏れ電流が流れてしまい、パワー型電池９０４の電圧が低下してしまうおそれがある。
そこで本実施形態に係るリレー９４３は、機械式のリレーを用いている。また機械式のリレーは形状が複雑になり冷却がしにくという点については、リレー９４３をパワー型電池９０４と同階層に配置することで対策している。つまり、パワー型電池９０４とリレー９４３は、図１５に示される第１ベース９４５と車体側ベース９４０との間に配置される。またリレー９４３は、シャフト９２０の軸方向において、パワー型電池９０４と重なるように配置される。つまりリレー９４３は、電池ユニット９０４Ａないし９０４Ｆと周方向に沿って並べられる。
これにより、耐熱温度が低いリレー９４３であっても、他の発熱部品からの熱を遮熱しやすくなり、電気回路の信頼性を向上させることができる。
図１６は、本実施形態に係る第１ベース９４５の全体斜視図である。
第１貫通孔９４６は、シャフト９２０を通すために形成される。第２貫通孔９４７は、リレー側バスバー９４２を通すために形成される。第３貫通孔９４８は、Ｕ相パワー半導体モジュール９３０Ｕから延びる制御端子を通すために形成される。第４貫通孔９４９は、Ｖ相パワー半導体モジュール９３０Ｖから延びる制御端子を通すために形成される。第５貫通孔９５０は、Ｗ相パワー半導体モジュール９３０Ｗから延びる制御端子を通すために形成される。基板固定部９５１は、図１５に示される回路基板９５２を固定するために形成される。
図１５に示されるように、第１ベース９４５は、軸方向に突出する突出部９６１を形成し、この突出部９６１が後述するステータコア９５５と接触することにより支持される。
第１ベース９４５は、金属材料により構成され、Ｕ相パワー半導体モジュール９３０Ｕ等からの電磁ノイズが回路基板９５２に入ることを抑制することができる。
また第１ベース９４５は、６つの電池ユニット９０４Ａないし９０４Ｆ及び回路基板９５２を支持する。この第１ベース９４５は、パワー型電池９０４や回路基板９５２で生じる熱を放熱する効果も有する。
また回路基板９５２は、第１電池側バスバー９４１Ａ等の電池側バスバーと第１ベース９４５との間に配置されることにより、信号配線が短くなり小型化を図ることができる。
図１５に示されるように、電流センサ９５３Ｕは、Ｕ相パワー半導体モジュール９３０Ｕに入力及び出力されるＵ相交流電流を検出する。電流センサ９５３Ｗは、Ｗ相パワー半導体モジュール９３０Ｗに入力及び出力されるＷ相交流電流を検出する。不図示の電流センサ９５３Ｖも同様に、Ｖ相パワー半導体モジュール９３０Ｖに入力及び出力されるＶ相交流電流を検出する。
図１５に示されるように、ステータ９１１は、コイル９５４と、コイル９５４を収納するステータコア９５５と、により構成される。ステータ９１１は、空隙９５６を挟んでロータフレーム９１４と対向する。
筐体９５７は、シャフト９２０から見て内周側にＵ相パワー半導体モジュール９３０Ｕ等を収納する第１収納部９５７Ａを形成する。また筐体９５７は、シャフト９２０から見て外周側にステータ９１１を固定するステータ固定部９５７Ｂを形成する。さらに筐体９５７は、第１収納部９５７Ａとステータ固定部９５７Ｂとの間に電流センサ９５３Ｕ等の電気部品を収納するための第２収納部９５７Ｃを形成する。
第１収納部９５７Ａは、Ｕ相パワー半導体モジュール９３０Ｕを冷却するための冷媒が流れる流路形成体としても機能する。第１収納部９５７Ａが流路形成体として機能した場合、ステータ固定部９５７Ｂと第２収納部９５７Ｃの熱を冷媒に伝熱させることができる。これにより、ステータ９１１や電流センサ９５３Ｕ等の電気部品の放熱性を向上させることができる。
図１５に示されるように、ハブ９５８は、ロータフレーム９１４と接続されるとともに、ベアリング９５９を介してシャフト９２０に支持される。また車体側ベース９４０は、ータフレーム９１４と接続されるとともに、ベアリング９６０を介してシャフト９２０に支持される。
なお、ハブ９５８が高速回転する場合、ベアリング９５９は高温になることもあるが、前述の筐体９５７の第１収納部９５７Ａが流路形成体として機能することで、パワーホイール９０１内のパワー型電池９０４等の電気部品を熱から守ることができる。
[実施例４]
実施例４では電池の配置によって低インダクタンス化を実現できる構成に関して述べる。
図１７は、本実施例に係る電池１１００同士の接続構造を示す図である。電池１１００は、実施例１で述べた対向タブ構造をしていないため、電池自体は低インダクタンスではないが、図１７に示されるように、バスバー１２００を電池１１００の積層方向に配置される電池のバスバー１２０１と対向させることにより、システムとしての低インダクタンス化が可能である。
バスバー１２００は、所定の電池１１００の負極タブ１２０３と、所定の電池１１００の隣に配置される電池１１００の正極タブ１２０４を接続する。この配線方法は、溶接であっても、ねじ等による固定であっても構わない。
バスバー１２０１、バスバー１２００に対向するように配線されている。図１７に示されるように、バスバー１２００と、バスバー１２０１は、逆方向の向きに電流が流れる。バスバー１２００とバスバー１２０１は対向しているため、磁界が打ち消しあい、インダクタンスをシステムとして低減させることができる。
ここで、バスバーが接触すると短絡してしまうため、絶縁板にて絶縁を行なう構成としてもよい（不図示）。また、この絶縁板にバスバー１２００及びバスバー１２０１を固定してもよい。これにより、振動によるバスバーの位置ずれを防止することができ、システムの信頼性が向上する。
図１７に示される対向配線の構造を円盤状の電池システムを適用した例を図１８、図１９及び図２０を用いて説明する。図１８は、本実施例に係る電池システムの正面図である。電池システム１３００は、柱状の空間、例えばパワーホイールシステム内に実装する際に、実装効率が考慮された構成となっている。なお、図１８、図１９及び図２０において、絶縁体１３０２は透過して示されている。
図１８に示されるように、電池１１００は、バスバー１２００によって直列化されている。略円環状の構成においては例えば６直列の電池１１００を１つのモジュールとする。なお、電池１１００の数は、電池の大きさや納めるべき円盤の円周長によって任意に選択することが可能である。
負極側の接続口１３０３と正極側の接続口１３０１は、絶縁板１３０２から突出する。絶縁板１３０２は、径方向に電池１１００が配置されていない部分は切り欠き状に形成される略円環状に形成される。円環状の絶縁板１３０２は、バスバー１２００とバスバー１２０１との間に配置される。また、上述したように絶縁板１３０２にバスバー１２００及びバスバー１２０１を固定してもよい。これにより、振動によるバスバーの位置ずれを防止することができ、システムの信頼性が向上する。
図１８に示されるように、電流が正極側の接続口１３０１から負極側の接続口１３０３に向かう方向に流れる場合、磁界の向きは図１８に示す方向(紙面奥方向)となる。一方、図１８の円盤状電池システムを裏返しとすると、電流及び磁界の向きは図１８に示される方向と逆向きになる。
図１９は、本実施形態に係る電池モジュール１３００を直列化した電池システム１４００の斜視図である。図１９に示されるように、電池モジュール１３００は、隣合う電池モジュールと電流の向きが反対方向となるように配置される。
中継導体１４０１は、それぞれの電池モジュール１３００間を接続する。中継導体１４０１の一端は、所定の電池モジュールの正極側の接続口１３０１と接続し、他端は隣合う電池モジュールの負極側の接続口１３０３に接続する。中継導体１４０１は、例えば銅のバスバーをレーザー溶接等で接合することが考えられる。
図２０は、本実施形態に係る電池システム１４００の正面図である。図２０に示されるように、隣合う電池モジュール１４００同士は、電流の向きが逆方向に流れるため、磁界の打消し効果により、電池システム１４００全体で、低インダクタンス化を実現できる。
なお、本実施例では、低インダクタンスではない電池を用いた例が示されているが、図４（ａ）に記載の電池セルの３０１の形状を変形させた低インダクタンスの電池を用いることも可能である。
１０…負極、１１…正極、１２…セパレータ、１３…負極接合部、14…正極接合部、２０…電極群、１００…電池セル、１０１…負極タブ、１０３…正極タブ、１０４…シール材、１０５…ラミネートシート、２００…等価回路、２０１…電池の起電力、２０２…キャパシタンス、２０３…電荷移動抵抗、２０４…電極内のインダクタンス、２０５…インダクタンス部抵抗、２０６…直流抵抗、２０７…配線由来のインダクタンス、２０８…配線由来の抵抗、２０９…箔のインダクタンス、２１０…等価回路、３００…電池セル、３０１…負極タブ、３０２…正極タブ、３０３…絶縁板、３０４…負極タブ折り返し部、３０５…正極タブ折り返し部、３０６…負極タブ接合部、３０７…正極タブ接合部、３０８…シール材、５００…電池モジュール、５０１…電流、５０２…電流、５０３…負荷接続部、５０４…負極側バスバー、５０５…正極側バスバー、５０６…絶縁部材、５０７…金属板、５０８…固定部材、５１０…中継導体、５１１…バスバー、５１２…負荷接続部、５１３…負荷接続部、５１５…固定部材、６００…モータ、６０１…インバータ、６０２…電池、８００…電池モジュール、８０１…中継導体、８０２…接続部、８０３…バスバー、８０４…電流、８０５…電流、８１０…電池セル、８１１…負極タブ、８１２…正極タブ、９０１…パワーホイール、９０３…インバータ、９０４…パワー型電池、９０４Ａ〜９０４Ｆ…電池ユニット、９１０…モータ、９１１…ステータ、９１２…ロータ、９１３…タイヤ、９１４…ロータフレーム、９２０…シャフト、９３０Ｕ…Ｕ相パワー半導体モジュール、９３０Ｖ…Ｖ相パワー半導体モジュール、９３０Ｗ…Ｗ相パワー半導体モジュール、９３１…コンデンサモジュール、９３２…直流バスバー、９４０…車体側ベース、９４１Ａ…第１電池側バスバー、９４１Ｂ…第２電池側バスバー、９４１Ｃ…第３電池側バスバー、９４１Ｄ…第４電池側バスバー、第５電池側バスバー９４１Ｅ、９４１Ｆ…第６電池側バスバー、９４１Ｇ…第７電池側バスバー、９４２…リレー側バスバー、９４３…リレー、９４３Ａ…リレー正極端子、９４３Ｂ…リレー負極端子、９４４…絶縁部材、９４５…中継バスバー、９４６…第１貫通孔、９４７…第２貫通孔、９４８…第３貫通孔、９４９…第４貫通孔、９５０…第５貫通孔、９５１…基板固定部、９５２…回路基板、９５３Ｕ…電流センサ、９５３Ｖ…電流センサ、９５３Ｗ…電流センサ、９５４…コイル、９５５…ステータコア、９５６…空隙、９５７…筐体、９５７Ａ…第１収納部、９５７Ｂ…ステータ固定部、９５７Ｃ…第２収納部、９５８…ハブ、９５９…ベアリング、９６０…ベアリング、９６１…突出部、１１００…電池、１２００…バスバー、１２０１…バスバー、１２０３…負極タブ、１２０４…正極タブ、１３００…電池モジュール、１３０１…正極側の接続口、１３０３…負極側の接続口、１４０１…中継導体
互いに電気的に直列に接続される複数の電池セル（３００）と、複数の電池セルから供給される直流電力を交流電力に変換する電力変換回路部（９０３）と、電力変換回路部と複数の電池セルを電気的に接続するバスバー（５１１）と、複数の電池セルと電力変換回路部とバスバーの収納空間を形成しかつシャフト（９２０）と接続するホイール部（９１４）と、を備え、複数の電池セルは、当該複数の電池セルをシャフトの軸方向に並べられる第１セルユニット（９０４Ａ）と、当該複数の電池セルをシャフトの軸方向に並べられかつ当該第１セルユニットに対してシャフトの周方向に並べられる第２セルユニット（９０４Ｂ）と、により構成され、複数の電池セルのそれぞれは、各電池セルの電池格納部から突出したタブ群（３０１、３０２）を有し、タブ群は、隣接する電池セル間の異極のタブ同士を接続した端子部（３０４、３０５）
を有し、バスバーは、端子部に対向するとともに、端子部の配列方向に沿って延在し、当該バスバーの電流の流通方向が接続面を流通する電流とは逆方向になるようにタブ群と接続され、第１セルユニット及び第２セルユニットよりもシャフトに近い側に配置されるホイール内電動システム。
本発明により、低インダクタンスの電池システムを用いたホイール内電動システムが提供できる。

Claims (6)

  1. 互いに電気的に直列に接続される複数の電池セル（３００）と、
    前記複数の電池セルから供給される直流電力を交流電力に変換する電力変換回路部（９０３）と、
    前記電力変換回路部と前記複数の電池セルを電気的に接続するバスバー（５１１）と、
    前記複数の電池セルと前記電力変換回路部と前記バスバーの収納空間を形成しかつシャフト（９２０）と接続するホイール部（９１４）と、を備え、
    前記複数の電池セルのそれぞれは、各電池セルの電池格納部から突出したタブ群（３０１、３０２）を有し、
    前記タブ群は、隣接する電池セル間の異極のタブ同士を接続した端子部（３０４、３０５）を有し、
    前記バスバーは、前記端子部に対向するとともに、前記端子部の配列方向に沿って延在し、当該バスバーの電流の流通方向が前記端子部を流通する電流の流通方向と逆方向になるように前記タブ群と接続されるホイール内電動システム。
  2. 請求項１に記載のホイール内電動システムであって、
    前記タブ群は、正極タブおよび負極タブの互いの最も広い面を対向させた状態で各電池セルの電池格納部から突出するホイール内電動システム。
  3. 請求項１または２に記載のホイール内電動システムであって、
    前記複数の電池セルは、複数のセルを前記シャフトの軸方向に並べられる第１セルユニット（９０４Ａ）と、複数のセルを前記軸方向に並べられかつ当該第１セルユニットに対して前記シャフトの周方向に並べられる第２セルユニット（９０４Ｂ）と、により構成され、
    前記バスバーは、前記第１セルユニット及び前記第２セルユニットよりも前記シャフトに近い側に配置されるホイール内電動システム。
  4. 請求項１または２に記載のホイール内電動システムであって、
    前記複数の電池セルは、複数のセルを前記シャフトの軸方向に並べられる第１セルユニットと、複数のセルを前記軸方向に並べられかつ当該第１セルユニットに対して前記シャフトの周方向に並べられる第２セルユニットと、により構成され、
    前記第１セルユニットと前記第２セルユニットのいずれか又は双方が、前記車軸から遠ざかるほど周方向の幅が大きくなるように形成されるホイール内電動システム。
  5. 請求項３または４に記載のホイール内電動システムであって、
    前記バスバーは、前記第１セルユニットと前記第２セルユニットのそれぞれに設けられかつ前記端子部と対向する第１バスバー部（５１１）と、前記第１セルユニットの第１バスバー部と前記第２セルユニットの第１バスバー部を繋ぐ第２バスバー部（９４１）と、により構成され、
    前記第２バスバー部は、正極側第２バスバー部と、絶縁部材を介して当該正極側第２バスバー部と対向する負極側第２バスバー部と、を有するホイール内電動システム。
  6. 複数の電池セル（３００）が直列に接続された二次電池システムにおいて、
    前記複数の電池セルのそれぞれは、各電池セルの電池格納部から突出したタブ群（３０１、３０２）を有し、
    前記タブ群は、隣接する電池セル間の異極のタブ同士を接続した端子部（３０４、３０５）を有し、
    前記バスバーは、前記端子部に対向するとともに、前記端子部の配列方向に沿って延在し、当該バスバーの電流の流通方向が前記接続面を流通する電流とは逆方向になるように前記タブ群と接続される二次電池システム。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2021111511A (ja) * 2020-01-10 2021-08-02 Ｃｏｎｎｅｘｘ Ｓｙｓｔｅｍｓ株式会社 二次電池パック

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7338480B2 (ja) * 2020-01-10 2023-09-05 トヨタ自動車株式会社 車両における電池冷却構造
JP2022021183A (ja) * 2020-07-21 2022-02-02 株式会社デンソー 電気部品ユニット
EP4195353A1 (en) * 2021-12-13 2023-06-14 Volvo Car Corporation Battery cell assembly and battery unit for an electric vehicle

Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0775219A (ja) * 1993-07-07 1995-03-17 Nabco Ltd 電動車両
JPH09274904A (ja) * 1996-04-08 1997-10-21 Nippon Soken Inc バッテリアレイの配線方法
JP2006019367A (ja) * 2004-06-30 2006-01-19 Nippon Chemicon Corp 接続体、電子部品の接続構造、及び電子部品装置
JP2007129872A (ja) * 2005-11-07 2007-05-24 Equos Research Co Ltd 燃料電池搭載車両及びその燃料供給方法
JP2012051559A (ja) * 2010-08-31 2012-03-15 Chiu-Hsiang Lo 電動車用全体式電動車輪
JP2013191400A (ja) * 2012-03-14 2013-09-26 Hitachi Ltd 電池システム
JP2014506382A (ja) * 2010-12-29 2014-03-13 ロベルト・ボッシュ・ゲゼルシャフト・ミト・ベシュレンクテル・ハフツング 総インダクタンスが減じられた電池モジュール
US20150353157A1 (en) * 2014-06-05 2015-12-10 Ford Global Technololgies, LLC Self-propelled unicycle engagable with vehicle
CN105932337A (zh) * 2016-06-08 2016-09-07 惠州亿纬锂能股份有限公司 一种可充电硬壳锂离子电池的加工方法
US20160355233A1 (en) * 2009-12-04 2016-12-08 Massachusetts Institute Of Technology Hybrid sensor-enabled electric wheel and associated systems, multi-hub wheel spoking systems, and methods of manufacturing and installing wheel spokes

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6963867B2 (ja) * 2017-04-04 2021-11-10 株式会社ソミックマネージメントホールディングス 多目的プラットフォーム

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0775219A (ja) * 1993-07-07 1995-03-17 Nabco Ltd 電動車両
JPH09274904A (ja) * 1996-04-08 1997-10-21 Nippon Soken Inc バッテリアレイの配線方法
JP2006019367A (ja) * 2004-06-30 2006-01-19 Nippon Chemicon Corp 接続体、電子部品の接続構造、及び電子部品装置
JP2007129872A (ja) * 2005-11-07 2007-05-24 Equos Research Co Ltd 燃料電池搭載車両及びその燃料供給方法
US20160355233A1 (en) * 2009-12-04 2016-12-08 Massachusetts Institute Of Technology Hybrid sensor-enabled electric wheel and associated systems, multi-hub wheel spoking systems, and methods of manufacturing and installing wheel spokes
JP2012051559A (ja) * 2010-08-31 2012-03-15 Chiu-Hsiang Lo 電動車用全体式電動車輪
JP2014506382A (ja) * 2010-12-29 2014-03-13 ロベルト・ボッシュ・ゲゼルシャフト・ミト・ベシュレンクテル・ハフツング 総インダクタンスが減じられた電池モジュール
JP2013191400A (ja) * 2012-03-14 2013-09-26 Hitachi Ltd 電池システム
US20150353157A1 (en) * 2014-06-05 2015-12-10 Ford Global Technololgies, LLC Self-propelled unicycle engagable with vehicle
CN105932337A (zh) * 2016-06-08 2016-09-07 惠州亿纬锂能股份有限公司 一种可充电硬壳锂离子电池的加工方法

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2021111511A (ja) * 2020-01-10 2021-08-02 Ｃｏｎｎｅｘｘ Ｓｙｓｔｅｍｓ株式会社 二次電池パック
JP7288671B2 (ja) 2020-01-10 2023-06-08 Ｃｏｎｎｅｘｘ Ｓｙｓｔｅｍｓ株式会社 二次電池パック

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