JP6269865B2 - バッテリユニット、バッテリモジュール、蓄電システム、電子機器、電力システムおよび電動車両 - Google Patents
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Description
ケースに対して収納される、複数個の二次電池と第1および第2のホルダを備え、
二次電池は、電池素子が外装部材に収容され、正負の電極タブが前面および背面から導出され、第1および第2のホルダは複数個の二次電池の電極タブをそれぞれ集約し、
ボトムケースの前面および背面が絶縁材からなり、
ボトムケースの底面の第1および第2のホルダが位置するホルダ領域が絶縁材により形成され、ホルダ領域を除く領域が第1の伝熱材により形成され、
ボトムケースの第1および第2の側面の少なくとも一方の外面が第1の伝熱材と連続する第2の伝熱材により形成され、ボトムケースの第1および第2の側面の内面が絶縁材により形成されたバッテリユニットである。
本開示は、上述したバッテリユニットを有し、バッテリユニット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、上述したバッテリユニットから電力の供給を受ける電子機器である。
本開示は、上述したバッテリユニット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、バッテリユニット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、上述したバッテリユニットの充放電制御を行う電力システムである。
本開示は、上述したバッテリユニット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ユニットに電力を供給する電力システムである。
本開示の実施の形態によるバッテリユニットについて以下に説明する。図1および図2は、本開示の一実施の形態によるバッテリユニット10の斜視図および分解斜視図である。バッテリユニット10のケースは、ボトムケース11とトップカバー28とによって構成される箱状のものである。すなわち、ケースは、前面、背面、第1の側面、第2の側面、第1の主面(ボトムケース11の底面)および第2の主面(トップカバー28)を有する。
図3Aは、本開示に使用できる非水電解質電池(以下、二次電池1と適宜称する)の外観を示す略線図である。図3Bは、二次電池1(二次電池1−1〜1−4を特に区別する必要がない場合には、これらの二次電池を総称して二次電池1と称する)の構成を示す略線図である。なお、図3Bは、図3Aに示す二次電池1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3Cは、二次電池1の外観底面側を示す略線図である。二次電池1は、いわゆるリチウムイオン二次電池であり、電池素子2と、電池素子2を収容する外装材3とを備える。二次電池1は、第1の主面と第2の主面とを有する。
さらに、本開示の一実施の形態の各部について説明する。図4および図5は、ボトムケース11を示す。バッテリユニット10の表面は、角ナット12および13が露出する前面と、反対側の背面と、第1の側面と、第2の側面と、底面とがボトムケース11によって構成され、上面がトップカバー28によって構成される。トップカバー28は、絶縁性の樹脂の成形品である。
図8Aおよび図8Bに示すように、複数の二次電池1〜1〜1−4が直列接続されてバッテリユニット10が構成される。二次電池1−1の正極タブ4−1がバスバー31Aと接続され、角ナット12を通じて正極側が外部に導出される。図8Bに向かって見て左側のバスバー31A、31Bおよび31Cがサイドホルダ30に組み込まれたものであり、右側のバスバー41Aおよび41Bがサイドホルダ40に組み込まれたものである。
図9は、サイドホルダ30を示す。サイドホルダ30は、バスバー31A、31Bおよび31Cがインサート成形によって樹脂ブロック内に一体に成形されたものである。サイドホルダ30は、電極タブ導出方向(前後)に貫通する穴例えば断面矩形のスリット34を有しており、スリット34内でバスバー31Bが露出している。バスバー31Aは、角ナット12と電気的に接続される。バスバー31Cは、角ナット13と電気的に接続される。サイドホルダ30の両側に形成されている丸穴は、スリーブホルダ16が挿入される穴である。
上述したバッテリユニット10は、4個の二次電池1−1〜1−4を直列接続したものである。図12は、例えば3個の二次電池1−1〜1−3を並列接続したバッテリユニット50の分解斜視図である。二次電池1−1〜1−3は、一方の端面から正極タブ4−1〜4−3および負極タブ5−1〜5−3の両方が導出される構成である。
高出力、高容量のバッテリを必要とする車両などの場合、複数のバッテリユニット10−1、10−2、10−3・・・を図14に示すように、積み重ねて直列および/または並列に接続することがある。樹脂ケースを使用している場合には、高温時、高圧力下での膨張・収縮、クリープの影響があり、組み立て状態を安定に保持することが難しい問題があった。
複数の二次電池を使用する場合、電池の性能を充分に発揮させるためには、各二次電池のセルバランスをとることが必要である。前述した図8の接続構成において、バッテリユニット10の一方の端面にセンシング用の端子を集約するために、コネクタ32が接続線例えばFFC(Flexible Flat Cable) 33を通じてコネクタ42と接続されている。FFC33は、3本のラインを有している。コネクタ42から外部のバッテリコントロールユニットに対して5本のラインが導出される。
自動車や蓄電システムなどのように二次電池に高出力、高容量が要求される用途においては、上述したバッテリユニットをさらに積層したバッテリモジュールが用いられる。このようなバッテリモジュールにおいても高い体積エネルギー密度が求められる。
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21を参照して説明する。例えば住宅101用の蓄電システム100においては、火力発電102a、原子力発電102b、水力発電102c等の集中型電力系統102から電力網109、情報網112、スマートメータ107、パワーハブ108等を介し、電力が蓄電装置103に供給される。これと共に、家庭内発電装置104等の独立電源から電力が蓄電装置103に供給される。蓄電装置103に供給された電力が蓄電される。蓄電装置103を使用して、住宅101で使用する電力が給電される。住宅101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22を参照して説明する。図22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 電池素子
3 外装材
4,4−1〜4−4 正極タブ
5,5−1〜5−4 負極タブ
10 バッテリユニット
11 ボトムケース
16 スリーブホルダ
17 前面樹脂
18 底面樹脂
19 側面樹脂
20 背面樹脂
21 底面樹脂
22,23 伝熱面
28 トップカバー
30,40 サイドホルダ
31A〜31C バスバー
34〜36 スリット
41A〜41C バスバー
69 ボルト
80 バッテリモジュール
d バッテリユニットの厚さ
G−1,G−2 バッテリユニット間の間隙
L スリーブホルダの長さ
Claims (12)
- 前面、背面、第1の側面、第2の側面および底面を有するボトムケースと、前記ボトムケースの上部開口を覆う絶縁材のトップカバーからなる箱状のケースと、
前記ケースに対して収納される、複数個の二次電池と第1および第2のホルダを備え、
前記二次電池は、電池素子が外装部材に収容され、正負の電極タブが前面および背面から導出され、前記第1および第2のホルダは前記複数個の二次電池の前記電極タブをそれぞれ集約し、
前記ボトムケースの前記前面および前記背面が絶縁材からなり、
前記ボトムケースの前記底面の前記第1および第2のホルダが位置するホルダ領域が絶縁材により形成され、前記ホルダ領域を除く領域が第1の伝熱材により形成され、
前記ボトムケースの前記第1および第2の側面の少なくとも一方の外面が前記第1の伝熱材と連続する第2の伝熱材により形成され、前記ボトムケースの前記第1および第2の側面の内面が絶縁材により形成された
バッテリユニット。 - 前記第2の伝熱材は、前記第1および第2の側面の上端より下側の位置まで形成される請求項1に記載のバッテリユニット。
- 前記第1のホルダは、前記ボトムケースの前面と、複数の前記二次電池の前面の間に配置され、前記第2のホルダは、前記ボトムケースの背面と、複数の前記二次電池の背面との間に配置される請求項1または2に記載のバッテリユニット。
- 前記第1のホルダおよび前記第2のホルダとの少なくとも一方のホルダに、該ホルダを電極導出方向に貫通する穴が形成され、
該穴内に複数の前記二次電池の前記電極タブを接続するための導電部が露出され、
前記穴の一方の開口から挿入された前記電極タブの端部が前記導電部に接続される請求項3に記載のバッテリユニット。 - 前記第1および第2のホルダの両端部と、前記ケースの前記両端部に対応する位置とを貫通する穴が形成され、
前記穴にそれぞれ金属のスリーブが嵌合される請求項1から4のいずれかに記載のバッテリユニット。 - 少なくとも2個の請求項5に記載のバッテリユニットを有し、
前記バッテリユニットに形成されている前記穴にボルトを挿入することによって、前記バッテリユニットが積層され、
前記ボルトに形成されている段部によって前記スリーブを係止して前記バッテリユニット間に間隙を形成するようにした
バッテリモジュール。 - 請求項1に記載のバッテリユニットが、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に記載のバッテリユニットを有し、前記バッテリユニット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に記載のバッテリユニットから電力の供給を受ける電子機器。
- 請求項1に記載のバッテリユニット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、前記バッテリユニット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に記載のバッテリユニットの充放電制御を行う電力システム。 - 請求項1に記載のバッテリユニット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ユニットに電力を供給する電力システム。
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