JP7052302B2 - 電池パック - Google Patents
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Description
組電池を収納する電池ケース(60~62)と、
組電池の温度を検出する温度センサ(41,42)と、を有し、
組電池の一部が電池ケースの外に露出しており、
温度センサは、3つ以上の電池セルのうち、電池ケースの外に露出した面積の最も大きい電池セル(11,12)の温度を検出する第1温度センサ(41)と、電池ケースの外に露出した面積の最も小さい電池セル(13,14)の温度を検出する第2温度センサ(42)と、を有し、
電池ケースには電池セルの一部を電池ケースの外に露出させる開口窓(70~75)が形成され、
開口窓は、複数の電池セルそれぞれに対応して電池ケースに複数形成されており、
第1温度センサによって温度の検出される電池セルの一部を電池ケースの外に露出する開口窓(71,72)は他の開口窓よりも開口面積が広く、
第2温度センサによって温度の検出される電池セルの一部を電池ケースの外に露出する開口窓(73,74)は他の開口窓よりも開口面積が狭い。
他の開示の1つは、電気的に直列接続された3つ以上の電池セル(11~15)を有する組電池(10)と、
組電池を収納する電池ケース(60~62)と、
組電池の温度を検出する温度センサ(41,42)と、を有し、
組電池の一部が電池ケースの外に露出しており、
温度センサは、3つ以上の電池セルのうち、電池ケースの外に露出した面積の最も大きい電池セル(11,12)の温度を検出する第1温度センサ(41)と、電池ケースの外に露出した面積の最も小さい電池セル(13,14)の温度を検出する第2温度センサ(42)と、を有し、
3つ以上の電池セルが並んで配置されており、
第1温度センサによって温度の検出される電池セルは、複数の電池セルの並びの端側に位置し、
第2温度センサによって温度の検出される電池セルは、複数の電池セルの並びの内側に位置する。
他の開示の1つは、電気的に直列接続された3つ以上の電池セル(11~15)を有する組電池(10)と、
組電池を収納する電池ケース(60~62)と、
組電池の温度を検出する温度センサ(41,42)と、を有し、
組電池の一部が電池ケースの外に露出しており、
温度センサは、3つ以上の電池セルのうち、電池ケースの外に露出した面積の最も大きい電池セル(11,12)の温度を検出する第1温度センサ(41)と、電池ケースの外に露出した面積の最も小さい電池セル(13,14)の温度を検出する第2温度センサ(42)と、を有し、
3つ以上の電池セルは複数の配列(10j、10k)に分配され、
第1温度センサによって温度の検出される電池セルの分配される配列(10k)に含まれる電池セルの数は、第2温度センサによって温度の検出される電池セルの分配される配列(10j)に含まれる電池セルの数よりも少ない。
他の開示の1つは、電気的に直列接続された3つ以上の電池セル(11~15)を有する組電池(10)と、
組電池を収納する電池ケース(60~62)と、
組電池の温度を検出する温度センサ(41,42)と、を有し、
組電池の一部が電池ケースの外に露出しており、
温度センサは、3つ以上の電池セルのうち、電池ケースの外に露出した面積の最も大きい電池セル(11,12)の温度を検出する第1温度センサ(41)と、電池ケースの外に露出した面積の最も小さい電池セル(13,14)の温度を検出する第2温度センサ(42)と、を有し、
組電池、電池ケース、および、温度センサそれぞれを収納するケース(90)を有し、
ケースは、底壁(93)と底壁から環状に起立する側壁(94)を有する筐体(91)を有し、
第1温度センサによって温度の検出される電池セルは、第2温度センサによって温度の検出される電池セルよりも底壁側に位置する。
図1~図7に基づいて本実施形態にかかる電池パック100、および、それを含む電源システム200を説明する。なお図2では後述の配線ケース62と連結バスバー80の図示を省略している。
電源システム200は車両に搭載される。電源システム200は車両に搭載された複数の車載機器と電池パック100とによって構成されている。車載機器の1つとして鉛蓄電池110がある。電池パック100は組電池10を有している。電源システム200はこれら鉛蓄電池110と組電池10とによって2電源システムを構築している。
鉛蓄電池110は化学反応によって起電圧を生成する。鉛蓄電池110は組電池10よりも蓄電容量が多い。
図1に示すように電池パック100は、組電池10、回路基板20、スイッチ30、センサ部40、および、給電バスバー50を有する。また図2および図6に示すように電池パック100は、モジュールケース60、連結バスバー80、および、パックケース90を有する。
組電池10は複数の電池セルを有する。この電池セルは具体的にはリチウムイオン電池である。リチウムイオン電池は化学反応によって起電圧を生成する。起電圧の生成により電池セルに電流が流れる。これにより電池セルは発熱してガスを発生する。そのために電池セルは膨張する。なお電池セルとしては上記例に限定されない。例えば電池セルとしては、ニッケル水素二次電池、有機ラジカル電池などの二次電池を採用することができる。
図1に示すように第1外部接続端子100aと第1スイッチ31の一端とが第1給電バスバー51を介して電気的に接続されている。この第1給電バスバー51から一部が分岐している。この第1給電バスバー51の分岐部位51aが配線基板21の第1内部端子26aと電気的に接続されている。
次に、組電池10の構成を説明する。それにあたって、以下においては互いに直交の関係にある3方向を、横方向、縦方向、および、高さ方向と示す。横方向は車両の左右方向に沿っている。高さ方向は車両の天地方向に沿っている。車両が水平面に停車している場合、高さ方向は鉛直方向に沿う。横方向と縦方向は水平方向に沿う。
次に、モジュールケース60の構成を説明する。上記したようにモジュールケース60は電池ケース61と配線ケース62を有する。
次に、連結バスバー80を説明する。連結バスバー80は給電バスバー50と同等の製造方法によって形成される。連結バスバー80は、第1連結バスバー81、第2連結バスバー82、第3連結バスバー83、第4連結バスバー84、第5連結バスバー85、および、第6連結バスバー86を有する。これら第1連結バスバー81~第6連結バスバー86は、図6に示すように配線ケース62の外面62aに設けられる。そしてその一部が対応する開口部に設けられる。
図3に示すように電池ケース61には通電によって電池セルから発生する熱を放熱するための開口窓70が形成されている。図4に示すように第1電池セル11~第5電池セル15それぞれの一部は、開口窓70を介して電池ケース61の外に露出されている。
図2に示すように、第1温度センサ41が第2電池セル12に設けられる。詳しく言えば、第1温度センサ41は左壁64cに形成された第2開口窓72を介して外に露出された第2電池セル12の第1側面10cに設けられる。この第1温度センサ41の温度を検出する検温部位(サーミスタ)が第2電池セル12の第1側面10cに接触している。この検温部位を保持する保持部位が左壁64cに連結される。保持部位によって検温部位は第2電池セル12の第1側面10cに押し付けられている。これにより第1温度センサ41によって最低温度を検出できることが期待される。
上記したように第2電池セル12は他の電池セルよりも露出面積が広くなっている。第2電池セル12は配列される電池セルの数の少ない第2電池スタック10kに含まれている。第2電池セル12は複数の電池セルが高さ方向に配列される第2電池スタック10kの端に位置している。第2電池セル12は横方向で第4電池セル14と並んでいない。第2電池セル12はパックケース90内において温度の高くなりがたい底壁93側に位置している。
本実施形態では、開口窓70によって、電池ケース61の外に露出される電池セルの露出面積が決定される例を示した。しかしながら電池ケース61にはこの開口窓70が形成されていなくともよい。
本実施形態では、周壁64に形成された開口窓70によって電池セルの露出面積の大小関係が決定される例を示した。しかしながら例えば図9に示すように、底壁63に形成された開口窓70によって電池セルの露出面積の大小関係が決定される構成を採用することもできる。
本実施形態では底壁63と周壁64それぞれに開口窓70が形成された例を示した。しかしながら例えば図10に示すように、底壁63に開口窓70が形成されていない構成を採用することもできる。
本実施形態では複数の電池セルを直列接続する第2連結バスバー82~第5連結バスバー85それぞれの大きさについて特に言及していなかった。しかしながら、例えば図11に示すように第2電池セル12に連結される第2連結バスバー82と第3連結バスバー83それぞれを第4連結バスバー84および第5連結バスバー85それぞれよりも大きくしてもよい。これにより第2電池セル12のバスバーを介した放熱性が他の電池セルよりも向上される。
本実施形態では、周壁64に形成された第1開口窓71、第3開口窓73、および、第5開口窓75それぞれの開口面積が同一である例を示した。しかしながら例えば図12に示すように左壁64cに第3開口窓73が形成されることで、第3開口窓73が第1開口窓71と第5開口窓75それぞれよりも開口面積が広い構成を採用することもできる。これによれば第2電池セル12と高さ方向で並ぶ第3電池セル13の放熱性能が第1電池セル11と第5電池セル15よりも高まる。そのために第3電池セル13から第2電池セル12に伝熱されがたくなる。これにより第2電池セル12の温度が上昇しがたくなる。
本実施形態では、温度センサが電池セルの第1側面10cに設けられる例を示した。しかしながら例えば図13に示すように温度センサは電池セルの第1主面10aに設けられた構成を採用することもできる。
また図14に示すように、温度センサは2つの電池セルの間に設けられた構成を採用することもできる。このような構成を採用する場合、第2区画壁68に高さ方向に貫通する溝68aを形成する。この溝68aに温度センサが設けられる。
図15に示すように第2電池セル12に放熱フィン77が連結された構成を採用することもできる。この放熱フィン77の一端が第2電池セル12の第1主面10aに接触し、他端が電池ケース61の外に露出されている。これにより第2電池セル12の放熱性能が高められる。
本実施形態では組電池10が5つの電池セルを有する例を示した。しかしながら組電池10は3つ以上の電池セルを有すればよく、上記例に限定されない。例えば図16に示すように組電池10が4つの電池セルを有する構成を採用することもできる。この変形例においても、第2電池セル12の露出面積が他の電池セルよりも広くなっている。第4電池セル14の露出面積が他の電池セルよりも狭くなっている。
本実施形態では組電池10が2つの電池スタックを有する例を示した。しかしながら電池スタックの数としても、2つではなく1つ若しくは3つ以上を採用することもできる。例えば図17~図20に示すように組電池10が1つの電池スタックを有する構成を採用することもできる。
図17に示す変形例では、5つの電池セルが横方向に並んでいる。この横方向に並ぶ5つの電池セルを収納する電池ケース61は第1区画壁65と第2区画壁68とのうち第1区画壁65を有する。
図19に示す変形例では、5つの電池セルが高さ方向に並んでいる。この高さ方向に並ぶ5つの電池セルを収納する電池ケース61は第1区画壁65と第2区画壁68とのうち第2区画壁68を有する。
本実施形態では電池ケース61に開口窓70が形成される例を示した。しかしながら配線ケース62に開口窓70が形成された構成を採用することもできる。この場合、配線ケース62が電池ケースに相当する。また、電池ケース61と配線ケース62の両方に開口窓70が形成された構成を採用することもできる。簡単に言えば、モジュールケース60に開口窓70が形成された構成を採用することもできる。この場合、モジュールケース60が電池ケースに相当する。
Claims (7)
- 電気的に直列接続された3つ以上の電池セル(11~15)を有する組電池(10)と、
前記組電池を収納する電池ケース(60~62)と、
前記組電池の温度を検出する温度センサ(41,42)と、を有し、
前記組電池の一部が前記電池ケースの外に露出しており、
前記温度センサは、3つ以上の前記電池セルのうち、前記電池ケースの外に露出した面積の最も大きい前記電池セル(11,12)の温度を検出する第1温度センサ(41)と、前記電池ケースの外に露出した面積の最も小さい前記電池セル(13,14)の温度を検出する第2温度センサ(42)と、を有し、
前記電池ケースには前記電池セルの一部を前記電池ケースの外に露出させる開口窓(70~75)が形成され、
前記開口窓は、複数の前記電池セルそれぞれに対応して前記電池ケースに複数形成されており、
前記第1温度センサによって温度の検出される前記電池セルの一部を前記電池ケースの外に露出する前記開口窓(71,72)は他の前記開口窓よりも開口面積が広く、
前記第2温度センサによって温度の検出される前記電池セルの一部を前記電池ケースの外に露出する前記開口窓(73,74)は他の前記開口窓よりも開口面積が狭い電池パック。 - 電気的に直列接続された3つ以上の電池セル(11~15)を有する組電池(10)と、
前記組電池を収納する電池ケース(60~62)と、
前記組電池の温度を検出する温度センサ(41,42)と、を有し、
前記組電池の一部が前記電池ケースの外に露出しており、
前記温度センサは、3つ以上の前記電池セルのうち、前記電池ケースの外に露出した面積の最も大きい前記電池セル(11,12)の温度を検出する第1温度センサ(41)と、前記電池ケースの外に露出した面積の最も小さい前記電池セル(13,14)の温度を検出する第2温度センサ(42)と、を有し、
3つ以上の前記電池セルが並んで配置されており、
前記第1温度センサによって温度の検出される前記電池セルは、複数の前記電池セルの並びの端側に位置し、
前記第2温度センサによって温度の検出される前記電池セルは、複数の前記電池セルの並びの内側に位置する電池パック。 - 電気的に直列接続された3つ以上の電池セル(11~15)を有する組電池(10)と、
前記組電池を収納する電池ケース(60~62)と、
前記組電池の温度を検出する温度センサ(41,42)と、を有し、
前記組電池の一部が前記電池ケースの外に露出しており、
前記温度センサは、3つ以上の前記電池セルのうち、前記電池ケースの外に露出した面積の最も大きい前記電池セル(11,12)の温度を検出する第1温度センサ(41)と、前記電池ケースの外に露出した面積の最も小さい前記電池セル(13,14)の温度を検出する第2温度センサ(42)と、を有し、
3つ以上の前記電池セルは複数の配列(10j、10k)に分配され、
前記第1温度センサによって温度の検出される前記電池セルの分配される前記配列(10k)に含まれる前記電池セルの数は、前記第2温度センサによって温度の検出される前記電池セルの分配される前記配列(10j)に含まれる前記電池セルの数よりも少ない電池パック。 - 電気的に直列接続された3つ以上の電池セル(11~15)を有する組電池(10)と、
前記組電池を収納する電池ケース(60~62)と、
前記組電池の温度を検出する温度センサ(41,42)と、を有し、
前記組電池の一部が前記電池ケースの外に露出しており、
前記温度センサは、3つ以上の前記電池セルのうち、前記電池ケースの外に露出した面積の最も大きい前記電池セル(11,12)の温度を検出する第1温度センサ(41)と、前記電池ケースの外に露出した面積の最も小さい前記電池セル(13,14)の温度を検出する第2温度センサ(42)と、を有し、
前記組電池、前記電池ケース、および、前記温度センサそれぞれを収納するケース(90)を有し、
前記ケースは、底壁(93)と前記底壁から環状に起立する側壁(94)を有する筐体(91)を有し、
前記第1温度センサによって温度の検出される前記電池セルは、前記第2温度センサによって温度の検出される前記電池セルよりも前記底壁側に位置する電池パック。 - 前記電池ケースには前記電池セルの一部を前記電池ケースの外に露出させる開口窓(70~75)が形成されている請求項2~4いずれか1項に記載の電池パック。
- 前記第1温度センサと前記第2温度センサの検出する温度に基づいて前記組電池の充電と放電を制御する制御部(22)を有し、
前記電池セルは化学反応によって電力を生成する二次電池であり、
前記制御部は、前記第1温度センサで検出された温度が記憶している低温閾値を下回る場合に前記組電池の放電を制限し、前記第2温度センサで検出された温度が記憶している高温閾値を上回る場合に前記組電池の充電と放電を制限する請求項1~5いずれか1項に記載の電池パック。 - 前記組電池の熱を放熱する放熱フィン(77)を有し、
前記放熱フィンは前記第1温度センサによって温度の検出される前記電池セルと熱的に接続されている請求項1~6いずれか1項に記載の電池パック。
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