JP6458824B2 - 蓄電装置、蓄電システム、電子機器、電動車両および電力システム - Google Patents
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Description
1.第1の実施の形態(蓄電装置の第1の例)
2.第2の実施の形態(蓄電装置の第2の例)
3.他の実施の形態(変形例)
4.応用例
なお、以下に説明する実施の形態等は本技術の好適な具体例であり、本技術の内容がこれらの実施の形態等に限定されるものではない。また、本明細書に記載された効果はあくまで例示であって限定されるものではなく、また例示した効果と異なる効果が存在することを否定するものではない。
(蓄電装置の構成例)
本技術の第1の実施の形態による蓄電装置の構成例について、図面を参照しながら説明する。図1は、蓄電装置の外観を示す斜視図である。図2は、蓄電装置の上面板および手前側の側面板を省略した斜視図である。図3は、本技術の第1の実施の形態による蓄電装置の電気的構成の概略を示す。図4は、本技術の第1の実施の形態による蓄電装置の電気的構成の概略を示す。図5は、ショートバーを取り外した状態の蓄電装置の外観を示す。図6は、本技術の第1の実施の形態による蓄電装置の電気的構成の概略を示す。
供給される。
うになされる。なお、セルバランス制御の方式は、上述したパッシブ方式に限らず、いわゆるアクティブ方式や他の様々な方式を適用できる。
蓄電装置1の前面には、蓄電装置1に対して充放電のための外部正極端子4および外部負極端子5が設けられている。例えば、外部正極端子4および外部負極端子5は、例えば、垂直方向に重ならないように設けられていることが好ましい。外部正極端子4および外部負極端子5に対して、他の蓄電装置と接続するための接続部材を接続した場合において、接続部材が重なることを避けることができるからである。
I2Cバスは、SCL(シリアルクロック)と双方向のSDA(シリアル・データ)の2本の信号線で通信を行う同期式のシリアル通信である。
、また、内部のMPUのファームウエァの書き換えがなされる。なお、電子部品としては、上述した素子以外のスイッチング部品、コネクタ等を使用しても良い。
外装ケース20の材料としては、高い熱伝導率および輻射率を有する材料を用いることが好ましい。すなわち、前面板20a、背面板20b、上面板20cおよび下面板20d、2つの側面板20eおよび20fには、高い熱伝導率および輻射率を有する材料を用いることが好ましい。これにより、優れた筐体放熱性を得ることができ、外装ケース20内の温度上昇を抑制することができる。例えば、外装ケース20を構成する板状体は、アルミニウムまたはアルミニウム合金または銅または銅合金等の金属板等である。
外装ケース20の手前側の側面は側面板20eで構成され、奥側の側面は側面板20fで構成される。側面板20eおよび側面板20fは、例えば、矩形状の板状体である。上述したように、この矩形状の板状体は、例えば、アルミニウム等の金属材料からなる金属板等であることが好ましい。
絶縁材55は、対向する2つの電池ユニット51および52間の絶縁性を確保するためまたは絶縁性をより高めるために設けられている。絶縁材55は、対向する2つの電池ユニット51および52間に介在されている。絶縁材55は、例えば、互いに密接する2枚の矩形状の樹脂板53および樹脂板54で構成されている。樹脂板53は、例えば、電池ユニット51のトップケース61aの底面部に重ねられている。樹脂板54は、電池ユニット52のトップケース61aの底面部に重ねられている。
図12に示すように、樹脂板53には、例えば、複数の突起部56aと、複数の凹部56bと、複数の溝57と、サーミスタのコード58を導出するための複数の孔59とが、設けられている。なお、図示は省略するが、樹脂板53に対向する樹脂板54にも同様に、複数の突起部56aと、複数の凹部56bと、複数の溝57と、サーミスタのコード58を導出するための孔59とが設けられている。
図13Aは、外装ケース20から前面板を外した斜視図である。図13Bは、外装ケース20から外された前面板を示す斜視図である。前面板20aの内面側には基板を収容する空間が確保されており、図13Bに示すように、この空間にモニタ基板45が設けられている。
図14は、電池ユニットの外観を示す斜視図である。電池ユニット51は、電池ケース61に、後述の電池ブロック群10、仕切り板93a、仕切り板93b、タブ91a、91b、および、正極絶縁シート92が収容されたものである。なお、電池ユニット52は、電池ユニット51と同様の構成である。したがって、以下では、電池ユニット51の構成を詳細に説明し、電池ユニット52の構成の詳細な説明を省略する。
電池ケース61は、トップケース61aとボトムケース61bとから構成されている。図15Aは、トップケースの構成例を示す斜視図である。図15Bは、ボトムケースの構成例を示す斜視図である。電池ケース61は、例えば、電気絶縁性を有する樹脂からなる樹脂成形品である。
図15Aに示すように、トップケース61aは、上面部と、この上面部の周囲に立設された壁部とを備える。上面部の中央には、3つの中空構造体70が、列状に設けられている。中空構造体70は、例えば、中空構造であり、且つ、上面および下面が開口した中空円筒形状の構造体である。
図15Bに示すように、ボトムケース61bは、底面部と、この底面部の周囲に立設された壁部とを備える。また、底面部の中央には、4つの中空構造体80が、列状に設けられている。この中空構造体70は、例えば、中空構造であり、且つ、上面が開口しており、且つ、下面の中心に孔41bを有する、中空円筒形状の構造体である。なお、孔41bは、上述したように、側面板20fに設けられた突起部31bと嵌合し、必要に応じてネジ止め等がなされ、電池ユニット51が側面板20fに固定される。
(電池ブロック群)
図17は、図14に示す電池ユニットから電池ブロック群以外の構成部材を省略した斜視図である。図17に示すように、電池ケース61の内部に収容された電池ブロック群10は、複数の電池セル10aで構成されている。電池ブロック群10は、例えば、直線状に配置された複数個の電池セル10aからなる電池列L1〜L8が、電池列の列方向に対して略直交する方向に並置された構成とされている。電池列L1〜電池列L8のそれぞれは、例えば、10本の電池で構成されている。
図18Aは、図14に示す電池ユニットからトップケースを省略した斜視図である。図18Aに示すように、複数の電池セル10aを電気的に接続する接合部材であるタブ91aおよびタブ91bが、複数の電池セル10aの端子面上に設けられている。例えば、2つのタブ91aおよび3つのタブ91bが、電池列の列方向に対して略直交する方向に並置されている。なお、タブ91bには、仕切り板93の突起部94が挿通される複数の孔96が設けられている。
図18Bは、図18Aの構成からタブをさらに省略した斜視図である。図18Bに示すように電池ブロック群10を構成する電池セル10aの正極端子面上に正極絶縁シート92が重ねられている。具体的には、上面が正極端子面である電池セル10aの正極端子面上に、正極絶縁シート92が重ねられている。図18Bに示す例では、電池列L1、電池列L3、電池列L5、電池列L7をそれぞれ構成する複数の電池セル10aの正極端子面上に、正極絶縁シート92が重ねられている。
図19は、図18Bの構成からさらにタブおよび絶縁シートを省略した斜視図である。複数の電池列L1〜L8が、電池列の列方向に対して略直交する方向に並置されて電池ブロック群10が構成されている。
仕切り板93aおよび仕切り板93b(両者を区別しない場合は仕切り板93とする)は、電池ブロック群10の隣り合う電池列間に嵌入されるものである。仕切り板93は、例えば、電気絶縁性を有する樹脂からなる樹脂成形品等である。
仕切り板93aには、サーミスタの収容または配置空間を確保するための切り欠き部95が設けられている。
仕切り板93aの上面および下面の所定位置には、複数の突起部94が設けられている。上面に設けられた複数の突起部94は、トップケース61aの所定位置に設けられた、仕切り板の位置決め用の複数の孔72に嵌合し、下面に設けられた複数の突起部94は、ボトムケース61bの所定位置に設けられた、仕切り板の位置決め用の複数の孔82に嵌合する。これにより、仕切り板93aは、トップケース61aとボトムケース61bとの間に固定される。
仕切り板93bは、仕切り板93aと同様、上面および下面の所定位置に、複数の突起部94を備える。上面の複数の突起部94は、トップケース61aの底面部の所定位置に設けられた、仕切り板の位置決め用の複数の孔72に嵌合し、下面の複数の突起部94は、ボトムケース61bの底面部の所定位置に設けられた、仕切り板の位置決め用の複数の孔82に嵌合する。これにより、仕切り板93bは、トップケース61aとボトムケース61bとの間に固定される。
図22Aは、図19の構成から電池ブロック群および仕切り板を省略した構成である。トップケース側の正極絶縁シート92と同様、ボトムケース61b側の正極絶縁シート92は、凸状の正極端子の周囲の面と、タブ91bとの短絡を抑制するためのものである。ボトムケース側の正極絶縁シート92は、電池列L2、電池列L4、電池列L6および電池列L8の電池セル10aの正極端子面に重ねられている。
図22Bは、図22Aの構成から正極絶縁シートを省略した構成である。図22Bに示すように、ボトムケース61bの底面部の内側の面上には、複数のタブ91bが電池列の列方向に対して略直交する方向に並置されている。1つのタブ91bは、隣り合う2つの電池列を構成する電池セル10aの下面の端子と電気的に接合される。なお、タブ91bには、仕切り板93の突起部94が挿通される複数の孔96が設けられている。
以上説明した本技術の第1の実施の形態による蓄電装置に関連する従来技術として、上述の特許文献1(特開2011−154811号公報)、特許文献2(特開2011−154882号公報)および特許文献3(特開2011−154883号公報)には、複数の電池セルを直線状に配置した電池列を、電池列の列方向に対して略直交する方向に複数並置して、電池ホルダに収容したバッテリシステムが記載されている。このバッテリシステムでは、電池ホルダに収容された隣り合う2つの電池列の端子面に対して、接続端子板を接合して、電池列を構成する複数の電池セルを並列に接続、且つ、複数の電池列を直列に接続し、これらをさらに外装体に収容する構成が記載されている。
本技術の第2の実施の形態による蓄電装置の構成例について説明する。略直方体状の筺体である外装ケース20に、第1の実施の形態と同様の2つの電池ユニット51および52が収容されている。外装ケース20に、トップケースの底面部およびボトムケースの底面部が垂直方向に向くように置かれ、水平方向に2段積層された2つの電池ユニット51および52が収容された構成を有する。以上のこと以外は、第1の実施の形態とほぼ同様である。以下では、第1の実施の形態と同様の構成についての詳細な説明を適宜省略する。
本技術は、上述した本技術の実施の形態に限定されるものでは無く、本技術の要旨を逸脱しない範囲内で様々な変形や応用が可能である。
例えば、電池ケース61を構成するボトムケース61bは、底面部の外側の面上に複数の放熱ラバー63が設けられた構成とされてもよい。例えば、図24に示すように、1つの放熱ラバー63は、タブが露出する2つの開口81を覆うように設けられている。放熱ラバー63は、良好な熱伝導性と良好な衝撃吸収特性と耐熱性とを有する材料、例えばシリコンからなる。さらに、放熱ラバー63は、熱伝導性が良好な熱伝導性材と耐熱性および衝撃吸収特性が良好な緩衝材を組み合わせた構成(例えば積層した構成)であってもよい。ボトムケース61bの底面部の外側の面が対面する外装ケース20の側面板(第2の実施の形態では上面板、下面板)に対して、放熱ラバー63が対面且つ接触することにより、電池ケース61から外装ケース20への熱伝導性を向上し、放熱性をより向上することができる。
電池セルの接続形式は、第1の実施の形態および第2の実施の形態の例に限定されるものではない。仕切り板93aおよび93bは、電池セル10aの上下の向きを反対にして、正極端子面および負極端子面の上下を入れ替えた場合においても、対向する電池列間に嵌入可能な形状とされている。すなわち、電池セル10aの正極端子面が上面且つ負極端子面が下面となる場合、および、電池セル10aの正極端子面が下面且つ負極端子面が上面となる場合のどちらでも、共通の仕切り板93aおよび93bを用いることができる。したがって、電池ユニットに収容された電池ブロック群10において、電池セル10aの正極端子面および負極端子面の上下を自由に入れ替えて、電池セルの接続形式を簡単に変更することができる。
図25は、電池ユニットからトップケース、タブおよび正極絶縁シートを省略した斜視図である。図26Aは、電池ユニットからトップケースおよびタブを省略した斜視図である。図26Bは、電池ユニットからトップケースを省略した斜視図である。
図27は、電池ユニットからトップケース、タブおよび正極絶縁シートを省略した斜視図である。図28Aは、電池ユニットからトップケースおよびタブを省略した斜視図である。図28Bは、電池ユニットからトップケースを省略した斜視図である。
上述の第1の実施の形態および第2の実施の形態では、外装ケース20に収容された電池ユニットの数が2つの例について説明したが、外装ケース20に収容される電池ユニットの数は2つに限定されるものではない。例えば、外装ケースに収容される電池ユニットは、1つであってもよいし、3つ以上であってもよい。例えば、蓄電装置は、トップケース61aの底面部および上面部が水平方向に向く縦置き状態で、水平方向に3段以上積層されて外装ケース20に収容されていてもよい。この場合、対向する電池ユニット間には、絶縁材が配置される。また、例えば、蓄電装置は、トップケース61aの底面部および上面部が垂直方向に向く横置き状態で、水平方向に3段以上積層されて外装ケース20に収容されていてもよい。
以下、蓄電装置の応用例について説明する。なお、蓄電装置の応用例は、以下に説明する応用例に限られることはない。
本技術を住宅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。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、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。
表示されても良い。
本技術を車両用の蓄電システムに適用した例について、図30を参照して説明する。図30に、本技術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、あるいはそれをバッテリー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。
Claims (19)
- 外装ケースと、
上記外装ケースに積み重なって収容された第1及び第2の電池ユニットと
を備え、
上記第1及び第2の電池ユニットは、
上面部と、上記上面部の周囲に立設された壁部とを備え、一以上の第1の孔が上記上面部に設けられたトップケースと、底面部と、上記底面部の周囲に立設された壁部とを備え、一以上の第2の孔が上記底面部に設けられたボトムケースとからなる電池ケースと、
該電池ケースに収容され、列状に配置された複数の円筒形の電池セルからなる複数の電池列が、列方向に対して略直交する方向に並置された電池ブロック群と、
上記電池ケースを挟むように両側に配され、上記電池ケースが固定される第1及び第2の板状体とを有し、
上記第1の電池ユニットの上記第2の板状体と上記第2の電池ユニットの上記第2の板状体とが互いに接合され、
上記第1の電池ユニットの上記第1の板状体及び上記第2の電池ユニットの上記第1の板状体がそれぞれ上記外装ケースの対向する第1の面及び第2の面を構成するようになされ、
上記第2の板状体を互いに接合する場合に上記第2の板状体を位置決めするための複数の突起部及び/または凹部が接合面に形成された蓄電装置。 - 上記電池列が俵積み状に配置された請求項1に記載の蓄電装置。
- 上記第2の板状体の接合面に、複数の溝と、温度検出素子を導出するための複数の孔が設けられている請求項1又は請求項2に記載の蓄電装置。
- 上記上面部もしくは上記底面部の少なくとも一方に熱伝導性を有する材料を設けた請求項1から請求項3のいずれかに記載の蓄電装置。
- 上記熱伝導性を有する材料が放熱ラバーである請求項4に記載の蓄電装置。
- 上記第1の電池ユニット及び上記第2の電池ユニットのそれぞれの上記第1の板状体が上記外装ケースの側面板を構成する請求項1から請求項5のいずれかに記載の蓄電装置。
- 上記電池ケースに収容され、少なくとも一の上記電池列を構成する上記複数の電池セルの端子面に接合された接合部材を備えた請求項1から請求項6のいずれかに記載の蓄電装置。
- 上記外装ケースに収容され、上記電池ケースの一の壁面に対して固定され、上記接合部材の上記電池列の列方向に突出する突出端部が接合され、且つ、少なくとも電圧制御を含む回路が搭載された第1の基板を備えた請求項7に記載の蓄電装置。
- 上記外装ケースに収容され、上記第1の基板と別体で構成され、少なくとも電流遮断素子を含む回路が搭載された第2の基板、及び、少なくとも出力端子を含む回路が搭載された第3の基板を備えた請求項8に記載の蓄電装置。
- 上記第2の板状体が樹脂板である請求項1から請求項9のいずれかに記載の蓄電装置。
- 上記第2の板状体が絶縁材を介在させて接合された請求項1から請求項9のいずれかに記載の蓄電装置。
- 上記複数の電池列は、列方向に対して略直交する方向に交互に並置された、直線状に且つ密接して配置された上記複数の電池セルからなる第1の電池列と、直線状に且つ密接して配置された二組の複数の電池セルの間に、電池セル略1個分の空間が設けられた第2の電池列とからなり、
上記トップケースは、上記電池セル略1個分の空間に嵌入される第1の円筒体を備え、
上記ボトムケースは、上記電池セル略1個分の空間に嵌入される第2の円筒体を備えた請求項1から11のいずれかに記載の蓄電装置。 - 上記トップケースには、温度検出素子を電池ケースの内部に挿入するための孔が設けられた請求項1から請求項12までのいずれかに記載の蓄電装置。
- 請求項1に記載の蓄電装置が再生可能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に記載の蓄電装置を有し、上記蓄電装置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に記載の蓄電装置から、電力の供給を受ける電子機器。
- 請求項1に記載の蓄電装置から、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、上記蓄電装置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な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とを備え、上記送受信部が受信した情報に基づき、請求項1に記載の蓄電装置の充放電制御を行う電力システム。
- 請求項1に記載の蓄電装置から、電力の供給を受け、または発電装置又は電力網から上記蓄電装置に電力を供給する電力システム。
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