JP5776345B2 - バッテリモジュール、電子機器、電力システムおよび電動車両 - Google Patents
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Description
一方の電池支持体の面の複数箇所に形成された凸部と、隣接する他方の電池支持体の面の一方の電池支持体の面の複数箇所と対応する複数箇所に形成された凹部とを有し、積層方向と直交する面同士が密着するように、複数の電池支持体を積層する時に、凹部と凸部とが嵌合し、積層方向に伸縮する弾性部材からなる連結部と、
連結部を介在させて、複数の電池支持体が積層された電池セル群と、
ベース板上に互いに対向して植立され、対向空間に連結部の凸部と凹部とが嵌合すると共に、連結部が収縮した状態で積層された電池セル群が配される第1および第2の規制板と
を備え、
凸部と凹部とを嵌合させた状態では、凸部の表面と凹部の内面との間に空隙が存在し、
積層方向に圧縮すると、凸部の表面と凹部の内面との間の空隙が狭くされることによって、電池セル群の積層方向の長さが減少するようにしたバッテリモジュールである。
本開示は、上述したバッテリモジュールを有し、バッテリモジュールに接続される電子機器に電力を供給する蓄電システムである。
本開示は、上述したバッテリモジュールから電力の供給を受ける電子機器である。
本開示は、上述したバッテリモジュールから電力の供給を受けて車両の駆動力に変換する変換装置と、バッテリモジュールに関する情報に基づいて、車両制御に関する情報処理を行う制御装置とを有する電動車両である。
本開示は、他の機器とネットワークを介して信号を送受信する電力情報送受信部を有し、
電力情報送受信部が受信した情報に基づき、上述したバッテリモジュールの充放電制御を行う電力システムである。
本開示は、上述したバッテリモジュールから電力の供給を受け、または、発電装置または電力網からバッテリモジュールに電力を供給する電力システムである。
図1、図2および図3を参照して本開示によるバッテリモジュールの一実施の形態について説明する。図1は、バッテリモジュール100の六面図(正面図、右側面図、左側面図、底面図、平面図、背面図)である。図2は、バッテリモジュール100の斜視図、図3は、バッテリモジュール100の分解斜視図、図4は、バッテリユニットの斜視図である。
「ブラケット」
図5は、ブラケット2の六面図であり、図6は、ブラケット2の斜視図である。ブラケット2は、バッテリユニット1の積層方向に延長する側面(上面21A、下面21B、側面21C、側面21D)を有する。ブラケット2の側面の上下の位置と、ブラケット2の前面および背面とにそれぞれバッテリユニットの正負の極性を示す刻印がなされる。バッテリユニット1を回転させることによって、隣り合うバッテリユニットの極性を同一または逆とすることができる。
図8は、バッテリユニット1の分解斜視図である。上述したブラケット2内に電池セル3Aおよび3Bが収納される。電池セル3Aの主面が熱伝導特性の良好な両面接着テープ31Aを介してブラケット2の隔板22の一方の面に固定され、電池セル3Bの主面が両面接着テープ31Bを介してブラケット2の隔板22の他方の面に固定される。両面接着テープ31A、31Bは、隔板22と同様に開口を中央に有する。両面接着テープ31A、31Bは、電池セル3Aおよび3Bを固定させると共に、伝熱シートとして機能する。
図12に示すように、隣接するバッテリユニットのそれぞれから六角ボルト38−1、38−2、38−3が突出しており、これらの突出したボルト部分がユニットバスバー106(ユニットバスバー106Aおよび106Bをユニットバスバー106と総称する)に形成されている穴を貫通する。そして、先端からナット107−1、107−2、107−3が挿入され、ナット107−1、107−2、107−3を締め付けることによってユニットバスバー106が各バッテリユニットのセルバスバーのそれぞれと電気的に接続されるように取り付けられる。なお、図12では、簡単のためバスバーカバーの図示が省略されている。
図14は、バスバーカバー108Aの六面図である。バスバーカバー108Aについて説明するが、他方のバスバーカバー108Bもバスバーカバー108Aと同様の構成を有している。バスバーカバー108Aは、樹脂成形品である。電池セル群105の全長とほぼ等しい長さのバスバー取り付け部115と、バスバー取り付け部115と平行する基部116と、バスバー取り付け部115および基部116間に架け渡される支持部117A、117B、117Cとを有する。
図15Aは、本開示に使用できる電池セル3の外観を示す略線図である。図16は、電池セル3の六面図である。電池セル3は、非水電解質電池例えばリチウムイオン二次電池であるし。図15Bは、電池セル3の構成を示す略線図である。なお、図15Bは、図15Aに示す電池セル3の底面および上面を反転させた場合の構成を示している。図15Cは、電池セル3の外観底面側を示す略線図である。電池セル3は、電池素子42と、電池素子42を収容する外装材43とを備える。電池セル3は、第1の主面と第2の主面とを有する。
図17は、ベースプレート101の六面図であり、図18は、ベースプレート101の斜視図である。ベースプレート101は、鉄等の金属からなる。ベースプレート101の積層方向に延長する一方の端面に、抑え部109が一体に形成されている。抑え部109が電池セル群105の側面下部の凹部に挿入される。ベースプレート101の一方の端部にエンドプレート102を固定するためのネジ穴121および122が形成され、その他方の端部にエンドプレート103を固定するためのネジ穴123および124が形成されている。
図20は、エンドプレート102の六面図である。エンドプレート103もエンドプレート102と同様の構成を有する。樹脂成形品であるエンドプレート102の外側の面には、格子状にリブが形成されると共に、リブの部分に複数のボス128が形成されている。ボス128には、ネジ穴が形成され、エンドプレート102の外側に回路基板104を取り付けることが可能とされている。
図23は、天板111の六面図である。図24は、ターミナルの構造を示す斜視図である。天板111は、樹脂成形品である。電池セル群105の最終的な正負の電力取り出し位置に接続されるバスバー141Aおよび141Bがターミナル112Bおよび112Cにそれぞれ取り付けられる。ターミナル112Bは、L字状の断面を有し、天板111の上面にまで延長されている。
上述した実施の形態では、連結部が円錐状凸部24と凹部25とによって構成されている。連結部として、ゴム部品151を使用しても良い。図26は、ゴム部品151の一例を示す。ゴム部品151は、全体としてタル型のもので、高さ方向に収縮するようになされている。
(1)
積層方向と直交する面と、側面とを有し、電池セルを収納する絶縁材からなる電池支持体と、
前記面同士が密着するように、複数の前記電池支持体を積層する時に、一方の前記電池支持体の面と、隣接する他方の前記電池支持体の面との間に位置し、積層方向に収縮する連結部と、
前記連結部を介在させて、複数の前記電池支持体が積層された電池セル群と、
ベース板上に互いに対向して植立され、対向空間に前記連結部が収縮した状態で積層された前記電池セル群が配される第1および第2の規制板と
を備えるバッテリモジュール。
(2)
前記連結部は、一方の前記電池支持体の前記面に形成された凸部と、前記他方の前記電池支持体の前記面の前記凸部と対応する位置に形成された凹部とを有し、
前記凸部と前記凹部とを嵌合させた状態では、前記凸部の表面と前記凹部の内面との間に空隙が存在し、
前記一方の電池支持体および前記他方の電池支持体を密着させると、前記凸部の表面と前記凹部の内面とが密着するものである(1)に記載のバッテリモジュール。
(3)
前記第1および第2の規制板の一方が前記支持板に対して積層方向に可動するように、前記一方の規制板に関連して変位発生部を設ける(1)および(2)の何れかに記載のバッテリモジュール。
(4)
前記連結部は、対向する一方の前記電池支持体の面と、他方の前記電池支持体の面との間に位置し、積層方向に収縮する弾性部材からなる(1)(2)および(3)の何れかに記載のバッテリモジュール。
(5)
前記電池支持体の前記側面には、二つの前記電池支持体を密着させた状態でスリットが形成される(1)(2)(3)および(4)の何れかに記載のバッテリモジュール。
(6)
前記電池支持体に、内部に収納される前記電池セルの主面が露呈する開口が形成される(1)(2)(3)(4)および(5)の何れかに記載のバッテリモジュール。
(7)
前記電池支持体の前記側面に第1の板状導電部材が固定され、
前記第1の板状導電部材に対して、前記電池支持体に収納される複数の前記電池セルの電極が接合される(1)(2)(3)(4)(5)および(6)の何れかに記載のバッテリモジュール。
(8)
前記電池支持体の前記側面に前記電池支持体に収納される複数の前記電池セル間を接続する第1の板状導電部材が取り付けられ、
前記第1の板状導電部材とほぼ直交して前記第1の板状導電部材と電気的に接続される第2の板状導電部材が取り付けられ、
前記第2の板状導電部材によって、前記電池セル群における接続が設定される(1)(2)(3)(4)(5)(6)および(7)の何れかに記載のバッテリモジュール。
(9)
前記電池支持体の前記側面に前記電池支持体に収納される複数の前記電池セル間を接続する第1の板状導電部材が取り付けられ、
前記第1の板状導電部材とほぼ直交して前記第1の板状導電部材と電気的に接続される第2の板状導電部材が取り付けられ、
前記第2の板状導電部材によって、前記電池セル群における接続が設定され、
前記電池支持体と分離して前記第2の板状導電部材が支持される(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)および(8)の何れかに記載のバッテリモジュール。
(10)
前記電池支持体の前記側面に前記電池支持体に収納される複数の前記電池セル間を接続する第1の板状導電部材が取り付けられ、
前記第1の板状導電部材とほぼ直交して前記第1の板状導電部材と電気的に接続される第2の板状導電部材が取り付けられ、
前記第2の板状導電部材によって、前記電池セル群における接続が設定され、
前記第1および第2の板状導電部材の接続箇所以外の前記第1の板状導電部材の表面を覆う絶縁部材が設けられる(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)(8)および(9)の何れかに記載のバッテリモジュール。
(11)
絶縁材からなり、前記電池セル群の積層方向に延長する位置規制窓が形成されるガイド部材を有し、
前記位置規制窓に対して前記第2の板状導電部材を予め配置させて前記第2の板状導電部材を取り付ける(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)(8)(9)および(10)の何れかに記載のバッテリモジュール。
(12)
前記ベース板と対向する天板と、
前記電池セル群の接続終端位置と電気的に接続され、前記天板の外面に導出されるターミナルと、該ターミナルから突出されるターミナルボルトとを備え、
前記ターミナルボルトが前記天板と分離して支持される(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)(8)(9)(10)および(11)の何れかに記載のバッテリモジュール。
(13)
前記電池支持体に収納される電池セルの温度を検出する温度検出素子を一面に有する温度検出部材を有し、
前記温度検出部材が前記電池支持体の前記側面に形成される開口に嵌合される(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)(8)(9)(10)(11)および(12)の何れかに記載のバッテリモジュール。
本開示を住宅用の蓄電システムに適用した例について、図28を参照して説明する。例えば住宅201用の蓄電システム200においては、火力発電202a、原子力発電202b、水力発電202c等の集中型電力系統202から電力網209、情報網212、スマートメータ207、パワーハブ208等を介し、電力が蓄電装置203に供給される。これと共に、家庭内発電装置204等の独立電源から電力が蓄電装置203に供給される。蓄電装置203に供給された電力が蓄電される。蓄電装置203を使用して、住宅201で使用する電力が給電される。住宅201に限らずビルに関しても同様の蓄電システムを使用できる。
スを使う方法、Bluetooth、ZigBee、Wi−Fi等の無線通信規格によるセンサーネットワークを利用する方法がある。Bluetooth方式は、マルチメディア通信に適用され、一対多接続の通信を行うことができる。ZigBeeは、IEEE(Institute of Electrical and Electronics Engineers) 802.15.4の物理層を使用するものである。IEEE802.15.4は、PAN(Personal Area Network) またはW(Wireless)PANと呼ばれる短距離無線ネットワーク規格の名称である。
示されても良い。
本開示を車両用の蓄電システムに適用した例について、図29を参照して説明する。図29に、本開示が適用されるシリーズハイブリッドシステムを採用するハイブリッド車両の構成の一例を概略的に示す。シリーズハイブリッドシステムはエンジンで動かす発電機で発電された電力、あるいはそれを電池に一旦貯めておいた電力を用いて、電力駆動力変換装置で走行する車である。
以上、本開示の実施形態について具体的に説明したが、上述の各実施形態に限定されるものではなく、本開示の技術的思想に基づく各種の変形が可能である。例えば、上述の実施形態において挙げた構成、方法、工程、形状、材料および数値などはあくまでも例に過ぎず、必要に応じてこれと異なる構成、方法、工程、形状、材料および数値などを用いてもよい。
2,2−1〜2−3 ブラケット
3,3−1〜3−3 電池セル
4,4A,4B,4−1〜4−3 セルバスバー
5,5−1〜5−4 負極タブ
23A〜23D 連結部
24 円錐状凸部
25 凹部
37A、37B 保護カバー
38A、38B 六角ボルト
41、41A、41B サーミスタキャップ
44 正極タブ
45 負極タブ
100 バッテリモジュール
101 ベースプレート
102、103 エンドプレート
105 電池セル群
106、106A、106B ユニットバスバー
108、108A、108B バスバーカバー
110 スプリングプレート
111 天板
135 偏心カム
Claims (17)
- 積層方向と直交する面と、側面とを有し、電池セルを収納する絶縁材からなる電池支持体と、
一方の前記電池支持体の面の複数箇所に形成された凸部と、隣接する他方の前記電池支持体の面の前記一方の前記電池支持体の面の複数箇所と対応する複数箇所に形成された凹部とを有し、前記積層方向と直交する面同士が密着するように、複数の前記電池支持体を積層する時に、前記凹部と前記凸部とが嵌合し、前記積層方向に伸縮する弾性部材からなる連結部と、
前記連結部を介在させて、複数の前記電池支持体が積層された電池セル群と、
ベース板上に互いに対向して植立され、対向空間に前記連結部の前記凸部と前記凹部とが嵌合すると共に、前記連結部が収縮した状態で積層された前記電池セル群が配される第1および第2の規制板と
を備え、
前記凸部と前記凹部とを嵌合させた状態では、前記凸部の表面と前記凹部の内面との間に空隙が存在し、
前記積層方向に圧縮すると、前記凸部の表面と前記凹部の内面との間の空隙が狭くされることによって、前記電池セル群の前記積層方向の長さが減少するようにしたバッテリモジュール。 - 前記第1および第2の規制板の一方が前記ベース板に対して積層方向に可動するように、前記一方の規制板に関連して変位発生部を設ける請求項1記載のバッテリモジュール。
- 前記電池支持体の前記側面には、二つの前記電池支持体を密着させた状態でスリットが形成される請求項1または2に記載のバッテリモジュール。
- 前記電池支持体に、内部に収納される前記電池セルの主面が露呈する開口が形成される請求項1乃至3の何れか1項に記載のバッテリモジュール。
- 前記電池支持体の前記側面に第1の板状導電部材が固定され、
前記第1の板状導電部材に対して、前記電池支持体に収納される複数の前記電池セルの電極が接合される請求項1乃至4の何れか1項に記載のバッテリモジュール。 - 前記電池支持体の前記側面に前記電池支持体に収納される複数の前記電池セル間を接続する第1の板状導電部材が取り付けられ、
前記第1の板状導電部材と直交して前記第1の板状導電部材と電気的に接続される第2の板状導電部材が取り付けられ、
前記第2の板状導電部材によって、前記電池セル群における接続が設定される請求項5に記載のバッテリモジュール。 - 前記電池支持体の前記側面に前記電池支持体に収納される複数の前記電池セル間を接続する第1の板状導電部材が取り付けられ、
前記第1の板状導電部材と直交して前記第1の板状導電部材と電気的に接続される第2の板状導電部材が取り付けられ、
前記第2の板状導電部材によって、前記電池セル群における接続が設定され、
前記電池支持体から取り外し可能なように、前記第2の板状導電部材が支持される請求項6に記載のバッテリモジュール。 - 前記電池支持体の前記側面に前記電池支持体に収納される複数の前記電池セル間を接続する第1の板状導電部材が取り付けられ、
前記第1の板状導電部材と直交して前記第1の板状導電部材と電気的に接続される第2の板状導電部材が取り付けられ、
前記第2の板状導電部材によって、前記電池セル群における接続が設定され、
前記第1および第2の板状導電部材の接続箇所以外の前記第1の板状導電部材の表面を覆う絶縁部材が設けられる請求項6または7に記載のバッテリモジュール。 - 絶縁材からなり、前記電池セル群の積層方向に延長し、前記第2の板状導電部材の取付位置を規制する位置規制窓が形成されるガイド部材を有し、
前記位置規制窓に対して前記第2の板状導電部材を予め配置させて前記第2の板状導電部材を前記第1の板状導電部材と電気的に接続するように前記電池支持体に取り付ける請求項6乃至8の何れか1項に記載のバッテリモジュール。 - 前記ベース板と対向する天板と、
前記電池セル群の接続終端位置と電気的に接続され、前記天板の外面に導出されるターミナルと、該ターミナルから突出されるターミナルボルトとを備え、
前記ターミナルボルトが前記天板から取り外し可能なように支持される請求項1乃至9の何れか1項に記載のバッテリモジュール。 - 前記電池支持体に収納される電池セルの温度を検出する温度検出素子を一面に有する温度検出部材を有し、
前記温度検出部材が前記電池支持体の前記側面に形成される開口に嵌合される請求項1乃至10の何れか1項に記載のバッテリモジュール。 - 請求項1〜11の何れか1項に記載のバッテリモジュールが、再生可能なエネルギーから発電を行う発電装置によって充電される蓄電システム。
- 請求項1〜11の何れか1項に記載のバッテリモジュールを有し、前記バッテリモジュールに接続される電子機器に電力を供給する蓄電システム。
- 請求項1〜11の何れか1項に記載のバッテリモジュールから電力の供給を受ける電子機器。
- 請求項1〜11の何れか1項に記載のバッテリモジュールから電力の供給を受けて車両の駆動力に変換する変換装置と、前記バッテリモジュールに関する情報に基づいて、車両制御に関する情報処理を行う制御装置とを有する電動車両。
- 他の機器とネットワークを介して信号を送受信する電力情報送受信部を有し、
前記電力情報送受信部が受信した情報に基づき、請求項1〜11の何れか1項に記載のバッテリモジュールの充放電制御を行う電力システム。 - 請求項1〜11の何れか1項に記載のバッテリモジュールから電力の供給を受け、または、発電装置または電力網から前記バッテリモジュールに電力を供給する電力システム。
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