JP5290662B2 - Battery module external short circuit system - Google Patents
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Description
本発明は、多数の二次電池を接続してなる電池モジュールにおいて、異常が発生した電池を外部短絡させるシステムに関する。 The present invention relates to a system for externally short-circuiting an abnormal battery in a battery module formed by connecting a large number of secondary batteries.
従来、主として携帯機器用の電源として使用する充放電可能な種々の二次電池が提案されてきた。さらには、近年、環境への配慮から、自動車や電車などの車両に充放電可能な二次電池を搭載したものが開発されている。車両に二次電池を搭載した場合には、ブレーキ時に生じる回生電力をこの搭載電池に蓄えておき、車両の動力源として使用することができるので、車両のエネルギー効率を高めることができる。このように車両に搭載する二次電池としては、エネルギー密度、耐久性、製造コストなどの諸条件から、例えばニッケル水素二次電池が適しているとされる(特許文献1)。このように、電池を車両の動力源として使用する場合には、高電圧が要求されるので、多数の単位電池を直列に接続した電池モジュールを構成する必要がある。 Conventionally, various rechargeable secondary batteries used mainly as a power source for portable devices have been proposed. Furthermore, in recent years, a battery equipped with a rechargeable battery has been developed for vehicles such as automobiles and trains in consideration of the environment. When a secondary battery is mounted on a vehicle, regenerative power generated during braking can be stored in the mounted battery and used as a power source for the vehicle, so that the energy efficiency of the vehicle can be increased. Thus, as a secondary battery mounted on a vehicle, for example, a nickel hydride secondary battery is considered suitable from various conditions such as energy density, durability, and manufacturing cost (Patent Document 1). As described above, when a battery is used as a power source of a vehicle, a high voltage is required. Therefore, it is necessary to configure a battery module in which a large number of unit batteries are connected in series.
多数の電池を直列接続して構成される電池モジュールにおいては、充放電サイクルを繰り返す過程で、単位電池間の性能劣化度合いにバラつきが生じ、充放電容量のバランスが大きく崩れた状態が発生することがある。他の単位電池に比較して充放電容量が極端に劣化した単位電池が発生した状態で電池モジュールの充放電を行えば、劣化した単位電池が過充電または過放電されることになり、電池モジュールの性能を維持することが困難となる。 In a battery module configured by connecting a large number of batteries in series, there is a variation in the degree of performance deterioration between the unit batteries in the process of repeating the charge / discharge cycle, and a state in which the balance of the charge / discharge capacity is greatly lost occurs. There is. If a battery module is charged / discharged in a state where a unit battery with extremely deteriorated charge / discharge capacity compared to other unit batteries is generated, the deteriorated unit battery will be overcharged or overdischarged. It becomes difficult to maintain the performance.
このような場合、各単位電池の電圧をモニターしておき、極端に容量の劣化した異常電池を検出したときに、電池搭載機器の使用を停止することが、電池の性能維持の観点からは好ましい。しかしながら、電池モジュールを搭載する機器の観点から、例えば交通機関として使用される車両においては、機器の運転を急に停止することが搭乗者にとってはかえって不都合となる場合もあるので、異常な単位電池を検出しても、しばらくは運転を継続しなければならないことがある。そのために、異常な単位電池の正極端子と負極端子とを外部短絡させて、実質的に残りの単位電池のみを用いて車両の運行を継続することが考えられる。 In such a case, it is preferable from the viewpoint of maintaining the performance of the battery that the voltage of each unit battery is monitored and the use of the battery-equipped device is stopped when an abnormal battery having extremely deteriorated capacity is detected. . However, from the viewpoint of a device equipped with a battery module, for example, in a vehicle used as a transportation facility, it may be inconvenient for the passenger to stop the operation of the device suddenly. Even if detected, it may be necessary to continue driving for a while. Therefore, it is conceivable that the positive terminal and the negative terminal of the abnormal unit battery are externally short-circuited and the operation of the vehicle is continued using substantially only the remaining unit battery.
しかしながら、このような方法を用いる場合、電池モジュールにおける残りの各単位電池には、1セル外した分の過剰な充放電電圧がかかることになるので、過充電・過放電に対する性能維持が特に困難であるリチウムイオン二次電池においては、異常電池を外部短絡させる方法を適用することができない。また、ニッケル水素電池のようなアルカリ系二次電池であっても、放電電流の小さな用途であれば、電池モジュールに搭載する安全回路によって、極端に容量が劣化した単位電池を残りの電池から電気的に切り離すことが可能であるが、車両用途のような大電流で放電される用途においては、大電流に耐え得る回路を設計することは、回路寸法やコストの面から現実的ではない。 However, when such a method is used, each unit battery remaining in the battery module is charged with an excessive charge / discharge voltage for the amount of one cell removed, so that it is particularly difficult to maintain performance against overcharge / overdischarge. In the lithium ion secondary battery, the method of externally short-circuiting the abnormal battery cannot be applied. In addition, even for alkaline secondary batteries such as nickel metal hydride batteries, if the discharge current is small, unit batteries with extremely deteriorated capacity can be electrically However, it is not practical in terms of circuit dimensions and cost to design a circuit that can withstand a large current in an application that is discharged with a large current, such as a vehicle application.
本発明の目的は、上記の課題を解決するために、多数の単位電池を直列に接続して構成した電池モジュールにおいて、充放電容量が大幅に劣化した単位電池を簡単な構造によって確実に外部短絡させることにより、電池モジュールが搭載される車両の運行を確保することができる外部短絡システムを提供することである。 An object of the present invention is to solve the above-mentioned problems, and in a battery module configured by connecting a large number of unit cells in series, it is possible to reliably externally short-circuit a unit cell whose charge / discharge capacity has greatly deteriorated with a simple structure. It is providing the external short circuit system which can ensure operation | movement of the vehicle by which a battery module is mounted.
前記した目的を達成するために、本発明に係る電池モジュールの外部短絡システムは、角形のアルカリ系二次電池として構成され直列接続される複数の単位電池と、複数の板状の導電部材とを交互に積層してなる電池積層体と、前記単位電池における、電池積層体の積層方向に互いに対向して設けられた正極集電板と負極集電板との間を短絡させる短絡部材とを備え、前記導電部材に、前記電池積層体の積層方向に直交して延びる係合孔が形成されており、前記短絡部材は、板状の本体部と、該本体部に突設された、前記単位電池を介して隣り合う2つの前記導電部材の各係合孔に係合する係合突起とを有している。 In order to achieve the above-described object, an external short-circuit system for a battery module according to the present invention includes a plurality of unit batteries configured as a square alkaline secondary battery and connected in series, and a plurality of plate-like conductive members. A battery laminate formed by alternately laminating, and a short-circuit member for short-circuiting between the positive electrode current collector plate and the negative electrode current collector plate provided facing each other in the stacking direction of the battery laminate in the unit battery The conductive member is formed with an engagement hole extending perpendicularly to the stacking direction of the battery stack, and the short-circuit member includes a plate-shaped main body and the unit protruding from the main body. It has an engaging protrusion which engages with each engaging hole of the two said electrically-conductive members adjacent via a battery.
この構成によれば、電池モジュールを構成する単位電池間に、係合孔を有する板状の導電部材を介在させ、この導電部材、および、導電部材の係合孔に係合する係合突起を有する外部短絡部材を介して、単位電池を外部短絡させることができる。したがって、簡単な構造の導電部材および外部短絡部材を電池モジュールに追加するのみで、確実に異常な単位電池を外部短絡させて、電池が搭載される車両の運行を確保することができる。しかも、導電部材および外部短絡部材の材質や寸法を変更することで、容易に、電池モジュールが搭載される機器の放電条件に応じた外部短絡システムを構築することが可能となる。また、当該システムは、比較的過充電・過放電に対する安全性の高いニッケル水素二次電池のようなアルカリ系二次電池に適用するので、異常な単位電池を検出したときに応急処置的に1セルのみ外部短絡させても、残りの単位電池に大きな影響を及ぼすことなく、電池モジュールの性能を確保することができる。 According to this configuration, the plate-shaped conductive member having the engagement hole is interposed between the unit cells constituting the battery module, and the engagement protrusion that engages with the conductive member and the engagement hole of the conductive member is provided. The unit battery can be externally short-circuited through the external short-circuit member. Therefore, by simply adding a conductive member and an external short-circuit member having a simple structure to the battery module, an abnormal unit battery can be reliably short-circuited externally to ensure operation of the vehicle on which the battery is mounted. Moreover, by changing the materials and dimensions of the conductive member and the external short-circuit member, it is possible to easily construct an external short-circuit system according to the discharge conditions of the device on which the battery module is mounted. In addition, since the system is applied to an alkaline secondary battery such as a nickel metal hydride secondary battery that has a relatively high safety against overcharge / overdischarge, it is 1 as an emergency measure when an abnormal unit battery is detected. Even if only the cell is externally short-circuited, the performance of the battery module can be ensured without greatly affecting the remaining unit batteries.
本発明に係る上記の外部短絡システムにおいて、前記単位電池の正極集電板および負極集電板が、それぞれ、互いの対向方向に折り曲げられた折り曲げ部を有しており、前記短絡部材は、該短絡部材の本体部が前記正極集電板および負極集電板の各折り曲げ部に直接接触するように前記2つの導電部材に係合されることが好ましい。このように構成して、単位電池に接する導電部材のみならず、単位電池の集電板をも介して外部短絡させることにより、短絡部材と電池積層体との接触面積が増加し、より大きな放電電流にも対応することが可能になる。 In the above external short-circuit system according to the present invention, each of the positive electrode current collector plate and the negative electrode current collector plate of the unit cell has a bent portion that is bent in the opposite direction, and the short-circuit member includes It is preferable that the main body portion of the short-circuit member is engaged with the two conductive members so as to directly contact the bent portions of the positive electrode current collector plate and the negative electrode current collector plate. By constructing in this way, the contact area between the short-circuit member and the battery stack is increased by externally short-circuiting not only through the conductive member in contact with the unit battery, but also through the current collector plate of the unit battery, resulting in greater discharge. It becomes possible to cope with current.
また、本発明に係る上記の外部短絡システムにおいて、前記単位電池の正極集電板および負極集電板が、それぞれ、互いの対向方向に折り曲げられた折り曲げ部を有しており、前記短絡部材は、該短絡部材の本体部が導電性の緩衝部材を介して前記正極集電板および負極集電板の各折り曲げ部に接触するように前記2つの導電部材に係合される構造であってもよい。このように構成すれば、短絡部材の本体部と集電板の各折り曲げ部との間の接触抵抗を低減することができるので、さらに大きな放電電流にも対応することが可能になる。 Further, in the above external short-circuit system according to the present invention, the positive electrode current collector plate and the negative electrode current collector plate of the unit battery each have a bent portion that is bent in the opposing direction, and the short-circuit member is The main body portion of the short-circuit member may be engaged with the two conductive members so as to come into contact with the bent portions of the positive electrode current collector plate and the negative electrode current collector plate via a conductive buffer member. Good. If comprised in this way, since the contact resistance between the main-body part of a short circuit member and each bending part of a current collecting plate can be reduced, it becomes possible to respond to a larger discharge current.
上記外部短絡システムにおいて、前記導電部材の係合孔が、該板状の導電部材の側面に開口して複数形成されており、かつ、前記短絡部材が、複数の前記係合突起と、各係合突起間に形成された複数の切欠とを有しており、これら複数の係合突起および切欠のそれぞれが、前記導電部材の複数の係合孔の1つに対応する位置に設けられていてもよい。短絡部材をこのような構造とすることにより、必要に応じて、複数の係合孔の一部を塞がない状態で短絡部材を導電部材に取り付けるか、あるいは、後述のように複数の短絡部材を重ねて導電部材に取り付けるかを選択することが可能になる。 In the external short-circuit system, a plurality of engagement holes of the conductive member are formed in the side surface of the plate-shaped conductive member, and the short-circuit member includes a plurality of the engagement protrusions and each engagement member. A plurality of notches formed between the mating protrusions, and each of the plurality of engaging protrusions and notches is provided at a position corresponding to one of the plurality of engaging holes of the conductive member. Also good. By setting the short-circuit member in such a structure, if necessary, the short-circuit member is attached to the conductive member in a state where a part of the plurality of engagement holes is not blocked, or a plurality of short-circuit members as described later. It is possible to select whether or not to attach to the conductive member.
上記のように短絡部材に切欠を設けた場合には、当該外部短絡システムが、さらに、前記短絡部材に設けられた切欠を介して前記導電部材の係合孔に係合する係合突起を有し、前記短絡部材に重ねた状態で前記導電部材に取付けられる1つまたは複数の追加の短絡部材を備えることができる。このように構成することにより、短絡部材の電気抵抗を低減して、大電流に対してもより効果的に外部短絡させることが可能になる。 When the notch is provided in the short-circuit member as described above, the external short-circuit system further includes an engagement protrusion that engages with the engagement hole of the conductive member via the notch provided in the short-circuit member. And one or more additional short-circuit members attached to the conductive member in a state of being superimposed on the short-circuit member. By comprising in this way, it becomes possible to reduce the electrical resistance of a short circuit member and to carry out an external short circuit more effectively also to a large current.
上記外部短絡システムにおいて、前記導電部材の係合孔を、該導電部材の厚み方向に直交する方向に貫通する通気孔として形成することが好ましい。このように構成することにより、集電部材を、単位電池を冷却するための放熱板として利用することが可能になる。その結果、電池モジュールにおける単位電池を冷却して、充放電時の電池温度上昇を抑制することにより、単位電池間の容量劣化のばらつきを抑えてより確実に電池モジュールの性能を確保することができる。 In the external short circuit system, the engagement hole of the conductive member is preferably formed as a vent hole penetrating in a direction orthogonal to the thickness direction of the conductive member. By comprising in this way, a current collection member can be utilized as a heat sink for cooling a unit battery. As a result, by cooling the unit battery in the battery module and suppressing the battery temperature rise at the time of charging / discharging, it is possible to more reliably secure the performance of the battery module by suppressing the variation in capacity deterioration between the unit batteries. .
また、上記外部短絡システムにおいては、前記導電部材のすべての係合孔が、前記短絡部材の係合突起によって塞がれるようにしてもよい。ここでの、「すべての係合孔が、前記短絡部材の係合突起によって塞がれる」とは、1つの短絡部材の係合突起による場合のみならず、複数の短絡部材の係合突起によって、集電部材のすべての係合孔が塞がれる場合を含む。本発明に係る外部短絡システムにおける電池モジュールの係合孔は、電池モジュールの充放電に直接関与するものではない。したがって、異常な単位電池発生時における応急的な措置として当該単位電池を外部短絡させる場合には、係合孔が上記のように電池冷却のための通気孔として形成されている場合も含めて、すべての係合孔に係合突起を係合させることにより、短絡部材を確実に集電部材に取り付けることができるとともに、短絡部材と集電部材との間の接触抵抗を低減して、大電流に対してもより効果的に外部短絡させることが可能になる。 In the external short circuit system, all the engagement holes of the conductive member may be blocked by the engagement protrusions of the short circuit member. Here, “all the engagement holes are blocked by the engagement protrusions of the short-circuit member” means not only by the engagement protrusions of one short-circuit member but also by the engagement protrusions of a plurality of short-circuit members. The case where all the engagement holes of the current collecting member are closed is included. The engagement hole of the battery module in the external short circuit system according to the present invention does not directly participate in charging / discharging of the battery module. Therefore, when the unit battery is externally short-circuited as an emergency measure when an abnormal unit battery is generated, including the case where the engagement hole is formed as a ventilation hole for battery cooling as described above, By engaging the engaging protrusions in all the engaging holes, the short-circuit member can be securely attached to the current collecting member, and the contact resistance between the short-circuit member and the current collecting member is reduced, resulting in a large current. It is possible to short-circuit externally more effectively.
前記短絡部材の本体部の厚さと、前記導電部材の係合孔の積層方向の寸法とがほぼ同一であることが好ましい。このように構成することにより、短絡部材を均一な厚さの素材から切り出した後、その係合突起を本体部から折り曲げ加工することで作成できるので、短絡部材を容易かつ安価に製造することができる。 It is preferable that the thickness of the main body portion of the short-circuit member and the dimension in the stacking direction of the engagement holes of the conductive member are substantially the same. By configuring in this way, after the short-circuit member is cut out from the material having a uniform thickness, it can be created by bending the engaging projection from the main body, so that the short-circuit member can be easily and inexpensively manufactured. it can.
以上のように、本発明に係る電池モジュールの外部短絡システムによれば、多数の単位電池を直列に接続して構成した電池モジュールにおいて、充放電容量が大幅に劣化した単位電池を簡単な構造によって確実に外部短絡させることにより、電池モジュールが搭載される車両の運行を確保することができる。 As described above, according to the external short circuit system of the battery module according to the present invention, in a battery module configured by connecting a large number of unit batteries in series, a unit battery having a greatly deteriorated charge / discharge capacity can be obtained with a simple structure. By reliably short-circuiting externally, the operation of the vehicle on which the battery module is mounted can be ensured.
以下、本発明に係る実施形態を図面に従って説明するが、本発明はこの実施形態に限定されるものではない。 Hereinafter, embodiments according to the present invention will be described with reference to the drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments.
図1は、本発明の一実施形態に係る外部短絡システムを構成する電池モジュールBの構造を示す部分破断側面図である。この電池モジュールBは、例えば、電車に搭載されるものであって、角形電池である単位電池Cと板状の導電部材である導電板3とを、厚み方向である前後方向Xに交互に積層した電池積層体1を主要な構成要素として備えており、この電池積層体1が、絶縁素材からなるハウジング5によって覆われている。
FIG. 1 is a partially broken side view showing a structure of a battery module B constituting an external short-circuit system according to an embodiment of the present invention. The battery module B is mounted on a train, for example, and is formed by alternately stacking unit batteries C that are rectangular batteries and
図2は、図1に示す単位電池Cの構造の一例を示す部分破断平面図である。単位電池Cは、セパレータ11と、正極13および負極15とを含む電極体17と、電極体17を電解液とともに収容する角形形状のケーシング19とを備えている。ケーシング19は、絶縁素材からなる矩形の枠形部材21と、互いに対向して枠形部材21の二つの開口をそれぞれ覆う、導電素材からなる第1蓋部材23および第2蓋部材25とから構成されている。
FIG. 2 is a partially broken plan view showing an example of the structure of the unit battery C shown in FIG. The unit cell C includes a separator 11, an electrode body 17 including a
第1蓋部材23および第2蓋部材25は、それぞれ、枠形部材21の両開口を覆う平板状の本体部23a、25aを有しており、本体部23a、25aの4つの各辺において一体に形成された縁部が、互いの対向方向に、枠形部材21にほぼ沿うように折り曲げられて、枠形部材21の外周面の一部を覆う折り曲げ部23b,25bを形成している。
The
電極体17の構造は、特に限定されないが、例えば、複数の正極13と複数の負極15とが、プリーツ状に折り曲げられたセパレータ11を介して所定の方向に交互に積層されて対向する積層構造を有している。ケーシング19の第1蓋部材23および第2蓋部材25は、ニッケルめっきを施した鋼板で形成されており、正極13は第1蓋部材23に、負極15は第2蓋部材25に、それぞれ電気的に接続されている。つまり、第1および第2蓋部材23,25は、それぞれ、単位電池Cの正極集電板および負極集電板を兼ねている。
The structure of the electrode body 17 is not particularly limited. For example, a stacked structure in which a plurality of
また、単位電池Cには、単位電池Cの電圧を監視するための電圧監視端子31が設けられている。電圧監視端子31は、1対、つまり正極側と負極側とに各1つずつ設けてもよいが、電池モジュールBにおける隣接する単位電池Cの正極側と負極側とで、1つの端子31を共有することが好ましい。
The unit battery C is provided with a
次に、単位電池Cを用いて構成した電池積層体1の構造について説明する。本実施形態における電池積層体1は、図3に示すように、複数の単位電池Cと導電板3とを交互に積層したものである。単位電池Cは、導電板3を介して隣接する単位電池Cの一方の第1蓋部材23と、他方の第2蓋部材25とが互いに対向する方向に積層されている。
Next, the structure of the battery laminated
導電板3は、隣接する単位電池Cの一方の正極集電体である第1蓋部材23と、他方の負極集電体である第2蓋部材25との間に介在するので、これら2つの単位電池Cを電気的に直列に接続するべく、電気伝導性を有する素材で形成されている。この点において、アルミニウムは電気抵抗が比較的低く、熱伝導率が比較的大きいので、導電板3を形成する素材として好ましい特性を有している。しかしながら、アルミニウムは酸化しやすく、接触抵抗が増大しやすいので、アルミニウム板にニッケルメッキを施すことにより、接触抵抗の低減を図っている。
Since the
電池積層体1を示す平面図である図3(a)に示すように、導電板3には、4つの側面3aの一つである上側面または上側面と下側面の両方に開口して、複数のほぼ矩形の断面形状を有する係合孔3bが形成されている。これら複数の係合孔3bは、複数の係合孔3bが形成する、左右方向Yに延びた係合孔列Lの当該列方向の位置が、単位電池Cの電圧監視端子31の係合孔列L方向の位置と重ならないように配置されている。
As shown in FIG. 3A, which is a plan view showing the
また、電池積層体1の側面図である図3(b)に示すように、各導電板3の係合孔3bは、電池積層体1の積層方向Xに直交する上下方向に延びる孔として形成されている。さらに、複数の導電板3のうち、積層方向Xの両端に位置する導電板3,3を除く導電板3の各係合孔3bは、導電板3を積層方向Xと直交する方向に貫通する通気孔3bBとして形成されている。電池モジュールBに設けられた図示しない電動ファンから送られた冷却空気を、通気孔3bを通過させることにより、通気孔3bBが設けられた導電板3は、その両側に位置する単位電池Cを冷却する放熱板として機能する。一方、積層方向Xの両端に位置する導電板3,3は、それぞれ、電池積層体1全体の、正極側および負極側の集電板として機能する。
Further, as shown in FIG. 3B, which is a side view of the
次に、本実施形態に係る外部短絡システムの主要な構成要素の一つである、短絡部材について説明する。図4は、本実施形態で使用する短絡部材の一例を示す斜視図である。この短絡部材51は、板状の本体部51aに複数の係合突起51bを突設して構成したものである。本体部51aは直方体形状であり、係合突起51bは横断面四角形の角柱状である。図5は、本実施形態に係る外部短絡システムSの主要部である、1つの単位電池Cおよびその両隣に位置する集電板3,3からなるユニットに、短絡部材51を取り付けた状態を示す。正面図である図5(a)に示すように、各係合突起51bは、導電板3の係合孔3bに係合するように、位置および形状が設定される。また、短絡部材51は導電性の素材で形成されており、側面図である図5(b)に示すように、各係合突起51bが、単位電池Cを介して隣り合う2つの導電板3,3の係合孔3bに係合することによって、単位電池Cの正極集電体である第1蓋部材23と負極集電体である第2蓋部材25との間が短絡される。
Next, a short-circuit member that is one of the main components of the external short-circuit system according to the present embodiment will be described. FIG. 4 is a perspective view showing an example of a short-circuit member used in the present embodiment. The short-
単位電池Cの第1蓋部材23と第2蓋部材25との間の短絡は、2つの導電板3,3のみを介して行ってもよいが、本実施形態では、図5(b)に示すように、短絡部材51の本体部51aの下面が、第1および第2蓋部材23,25の各折り曲げ部23b,25bの両方の上面に直接接触している。
The short circuit between the
あるいは、図6に示すように、短絡部材51の本体部51aと、単位電池Cの第1蓋部材23および第2蓋部材25との間に導電性の緩衝部材53を介在させてもよい。導電性緩衝部材53として、本実施形態では、ニッケル製の金属綿を用いているが、そのほかにも、導電性樹脂、導電性ペーストなどを使用することができる。
Alternatively, as shown in FIG. 6, a
なお、本実施形態における外部短絡システムでは、図5(b)に示す、短絡部材51として、本体部51aの厚さt1を、導電板3の係合孔3bの積層方向X寸法lとほぼ同一としたものを使用している。この場合、短絡部材51を、均一な厚さの素材から切り出した後、その係合突起51bを、本体部51aから折り曲げることによって作成しても、係合突起51bの積層方向Xの寸法t2を、係合孔3bの積層方向X寸法lにほぼ一致させることができる。したがって、短絡部材51を容易かつ安価に製造することができる。
In the external short-circuit system in the present embodiment, as the short-
次に、本発明の他の実施形態に係る外部短絡システムについて説明する。この実施形態は、図1〜6とともに説明した上記実施形態において、短絡部材51の構造を変更したものであり、その他の構成に関しては図1〜6に示した実施形態と同様である。
Next, an external short-circuit system according to another embodiment of the present invention will be described. In this embodiment, the structure of the short-
本実施形態で用いられる短絡部材51は、図7に示すように、本体部51aに突設された複数の係合突起51b間に切欠51cを有している。各切欠51cは、本体部51aを厚み方向に貫通する溝として形成されており、図8に示すように、短絡部材51を導電板3に取り付けた際に、導電板3の複数の係合孔3bのうちのいずれか一つに対応する位置に配置されている。各切欠51cの横断面寸法は、導電板3の係合孔3bの断面寸法とほぼ同一か、それよりも大きく設定されている。
As shown in FIG. 7, the short-
上述のように、導電板3は、係合孔3bを冷却空気の通気孔として利用することにより、単位電池Cを冷却する放熱板としても機能するが、異常の発生した単位電池Cやその隣に位置する単位電池Cに対して、この放熱板としての機能をある程度維持したい場合、切欠51cを設けることにより、複数の通気孔3b一部を短絡部材51によって塞がないようにして開放する。
As described above, the
また、異常が発生した単位電池Cの冷却よりも、外部短絡電流量の確保を優先したい場合には、図9に示すように、導電板3に直接取付けられる第1の短絡部材51Aに追加して、第2の短絡部材51Bを、第1短絡部材51Aに重ねた状態で導電板3に取付けることができる。つまり、導電板3の係合孔3bに対応する位置に配置されている第1短絡部材51Aの切欠51Acを介して、追加の第2短絡部材51Bの各係合突起51Bbを、導電板3の係合孔3bに係合させることができる。この状態で、第2短絡部材51Bは、本体部51Baが第1短絡部材51Aの本体部51Aa上に接触することにより、位置および姿勢が安定する。なお、第1短絡部材51Aに重ねた状態で導電板3に係合させる追加の短絡部材51Bの数は、1つに限らず、複数であってもよい。
In addition, when priority is given to securing the amount of external short circuit current over cooling of the unit battery C in which an abnormality has occurred, it is added to the first
次に、上記で説明した本発明の各実施形態に係る外部短絡システムの動作について説明する。 Next, the operation of the external short-circuit system according to each embodiment of the present invention described above will be described.
図1に示す電池モジュールBにおいて、電池積層体1を構成する単位電池Cのいずれかに、過充電や過放電などの電池電圧異常が検知された場合、ハウジング5の上部を取り外した後、図5に示すように、異常が検出された単位電池Cの両隣に配置された2つの導電板3,3の各係合孔3b、3bに、短絡部材51の係合突起51bを導電部材に係合させる。このとき、短絡部材51の本体部51aが、単位電池Cの第1および第2蓋部材23,25の各折り曲げ部23b,25bに接触する位置まで短絡部材51を押し込む。あるいは、図6に示すように、本体部51aと折り曲げ部23b,25bとの間に、導電性緩衝部材53を介在させて、短絡部材51の本体部51aと導電性緩衝部材53、および導電性緩衝材53と単位電池Cの折り曲げ部23b,25bとが、それぞれ十分に接触する位置まで短絡部材51を押し込む。
In the battery module B shown in FIG. 1, when a battery voltage abnormality such as overcharge or overdischarge is detected in any of the unit batteries C constituting the
本実施形態においては、このように、簡単な構造の導電板3および短絡部材51を電池モジュールBに追加するのみで、確実に異常な単位電池Cを外部短絡させて、電池モジュールBが搭載される機器の動作を確保することができる。しかも、導電板3および外部短絡部材51の材質や寸法を変更することで、容易に、電池モジュールBが搭載される機器の放電条件に応じた外部短絡システムを構築することが可能となる。
In the present embodiment, the battery module B is mounted by reliably short-circuiting the abnormal unit battery C by simply adding the
さらには、短絡部材51を、直接、または導電性緩衝部材53を介して、単位電池Cの正極および負極集電板として機能する第1および第2蓋部材23,25に接触させるので、単位電池Cに接する導電板3のみならず、単位電池Cの集電板をも介して外部短絡させることにより、短絡部材51と単位電池Cとの接触面積が増加し、より大きな放電電流にも対応することが可能になる。
Furthermore, since the short-
また、本発明に係る他の実施形態においては、図7に示すように、本体部51aに厚み方向に延びる切欠51cを有する短絡部材51を用いている。図8に示すように、導電板3の係合孔3bを冷却空気の通気孔として利用して、単位電池Cを冷却する放熱板として機能させる場合において、本実施形態における短絡部材51を単独で使用すれば、導電板3の複数の係合孔3bの一部が短絡部材51によって塞がれることなく、放熱板としての機能を維持することができる。
Moreover, in other embodiment which concerns on this invention, as shown in FIG. 7, the
また、異常が発生した単位電池Cの冷却よりも、外部短絡電流量の確保を優先したい場合には、図9に示すように、導電板3に直接取付けられる第1の短絡部材51Aに追加して、第2の短絡部材51Bを、第1短絡部材51Aに重ねた状態で導電板3に取付けることにより、短絡部材全体としての電気抵抗を低減して、大きな放電電流にも対応することが可能になる。
In addition, when priority is given to securing the amount of external short circuit current over cooling of the unit battery C in which an abnormality has occurred, it is added to the first
また、上記いずれの実施形態においても、導電部材3のすべての係合孔3bが、短絡部材51(または第1および第2短絡部材51A,51B)の各係合突起51bによって塞がれるようにすることができる。電池モジュールBの係合孔3bは、電池モジュールBの充放電に直接関与するものではない。したがって、係合孔3bが上記のように電池冷却のための通気孔として形成されている場合も含めて、単位電池Cに異常が発生した場合における応急的な措置としてこの単位電池Cを外部短絡させる場合には、すべての係合孔3bに係合突起を係合させることにより、短絡部材51を確実に集電板3に取り付けることができるとともに、短絡部材51と集電板3との間の接触抵抗を低減して、大電流に対してもより効果的に外部短絡させることが可能になる。
In any of the above embodiments, all the
なお、導電板3に形成する係合孔3bの数および形状は、上記で説明したものに限定されず、電池モジュールBが使用される機器の用途や仕様に応じて適宜変更してよい。さらには、短絡部材51の係合突起51bおよび切欠51cの数および形状も、係合孔3bの数および形状に合わせて変更することができる。
Note that the number and shape of the
以上のとおり、図面を参照しながら本発明の好適な実施形態を説明したが、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で、種々の追加、変更または削除が可能である。したがって、そのようなものも本発明の範囲内に含まれる。 As described above, the preferred embodiments of the present invention have been described with reference to the drawings, but various additions, modifications, or deletions can be made without departing from the spirit of the present invention. Therefore, such a thing is also included in the scope of the present invention.
1 電池積層体
3 導電板(導電部材)
3b 係合孔
23 第1蓋部材(正極集電板)
25 第2蓋部材(負極集電板)
51 短絡部材
51a 本体部
51b 係合突起
C 単位電池
B 電池モジュール
S 外部短絡システム
1
25 Second lid member (negative current collector)
51 Short-
Claims (8)
前記導電部材に、前記電池積層体の積層方向に直交して延びる係合孔が形成されており、
前記短絡部材は、板状の本体部と、該本体部に突設された、前記単位電池を介して隣り合う2つの前記導電部材の各係合孔に係合する係合突起とを有する、
電池モジュールの外部短絡システム。 A battery stack formed by alternately stacking a plurality of unit batteries configured as a prismatic alkaline secondary battery and connected in series, and a plurality of plate-like conductive members, and a stack of battery stacks in the unit battery A short-circuit member for short-circuiting between the positive electrode current collector plate and the negative electrode current collector plate provided to face each other in the direction,
The conductive member is formed with an engagement hole extending perpendicular to the stacking direction of the battery stack,
The short-circuit member has a plate-shaped main body portion, and an engagement protrusion that is provided on the main body portion and engages with each engagement hole of the two conductive members adjacent to each other via the unit battery.
Battery module external short circuit system.
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