JP7400110B2 - 電池モジュール及び電池システム - Google Patents
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Description
まず、電池(単セル)について、説明する。図1は、電池1単体の一例を示す。電池(単セル)1は、電極群2と、電極群2が収納される外装容器3と、を備える。外装容器3は、アルミニウム、アルミニウム合金、鉄又はステンレス等の金属から形成される。外装容器3は、容器本体5と、蓋6と、を備える。ここで、電池1及び外装容器3では、奥行き方向(矢印X1及び矢印X2で示す方向)、奥行き方向に対して交差する(垂直又は略垂直な)横方向(矢印Y1及び矢印Y2で示す方向)、及び、奥行き方向及び横方向の両方に対して交差する(垂直又は略垂直な)高さ方向(矢印Z1及び矢印Z2で示す方向)が、規定される。電池1及び外装容器3のそれぞれでは、奥行き方向についての寸法が、横方向についての寸法、及び、高さ方向についての寸法のそれぞれに比べて、遥かに小さい。
以下、電池モジュール及び電池モジュールを備える電池システムについて説明する。電池システムは、電池モジュールと、電池モジュールが設置される土台と、を備える。電池モジュールは、電池群を備え、電池群は、1つ以上の電池列を備える。1つ以上の電池列のそれぞれは、複数の電池(単セル)を備え、電池列のそれぞれでは、複数の電池が配列される。電池列を構成する複数の電池は、例えば、前述の電池1と同様の構成である。
以下、電池システムの第1の実施形態について説明する。図2乃至図4は、本実施形態の電池システムに設けられる電池モジュール31を示す。図2乃至図4等に示すように、電池モジュール31は、電池群32と、電池群32が収納されるケース33と、を備える。ケース33によって、電池群32が収納される収納空洞35が規定される。電池群32は、前述の電池(単セル)1を複数備え、電池群32では、複数の電池1がバスバー(図示しない)等を介して電気的に接続される。電池群32では、複数の電池1が電気的に直列に接続される直列接続構造、及び、複数の電池1が電気的に並列に接続される並列接続構造の少なくとも一方が、形成される。
なお、貫通孔51のそれぞれに形成される凹部62は、前述の実施形態等の構成に限るものではない。図16に示す第1の変形例では、貫通孔51のそれぞれにおいて縁E1,E2のそれぞれに、2つの凹部62が形成される。本変形例では、凹部62のそれぞれは、ケース33の奥行き方向の外側へ凹み、貫通孔51の外周側へ凹む。本変形例でも、凹部62のそれぞれの底部は、曲面状(R面状)に形成される。縁E1,E2のそれぞれでは、縁E3が位置する側の端に、2つの凹部62の一方が形成され、縁E4が位置する側の端に、2つの凹部62の他方が形成される。本変形例でも、凹部62を設けることにより、シート66のそれぞれにおいて高さ方向に対して垂直又は略垂直な方向へ延びた部分が、凹部62のそれぞれに入り込むことが可能になる。
以下、付記を記載する。
[1]配列される複数の電池を備え、前記複数の電池のそれぞれは、電極群と、前記電極群が収納される金属製の外装容器と、を備える電池列と、
前記電池列の配列方向について前記複数の電池の中で最も外側の最外電池に対して前記配列方向の前記外側から対向するフレーム側壁と、前記配列方向の内側へ前記フレーム側壁から突出するフレーム突出部と、を備え、電気絶縁性を有するフレームであって、前記最外電池に対して前記配列方向に交差する高さ方向の下側に前記フレーム突出部が隣接し、前記配列方向について前記フレーム突出部の内側に隣接して貫通孔が形成されるフレームと、
電気的絶縁性を有し、前記貫通孔に少なくとも一部が配置されるシートであって、前記高さ方向の前記下側から前記電池列の前記複数の電池に密着するシートと、
前記高さ方向について前記シートに対して前記下側に配置される金属板と、
前記電気的絶縁性を有し、前記高さ方向について前記金属板と前記シートとの間において前記金属板に積層される絶縁膜であって、前記配列方向について前記フレーム突出部の突出端を超えて前記外側へ延設される絶縁膜と、
を具備する、電池モジュール。
[2]前記絶縁膜は、前記金属板に密着する、[1]の電池モジュール。
[3]前記フレーム突出部と前記絶縁膜とが重なる部分は、5mm以上20mm以下となる、[1]又は[2]の電池モジュール。
[4]前記フレームは、前記フレーム突出部から前記高さ方向の前記下側へ延設されるフレーム脚部を備え、
前記フレーム脚部は、前記金属板及び絶縁膜に対して前記配列方向の前記外側に隣接し、
前記フレーム脚部は、前記配列方向について、前記フレーム突出部の前記突出端に対して前記外側に位置する、
[1]乃至[3]のいずれか1つの電池モジュール。
[5]前記配列方向についての前記絶縁膜の寸法は、前記配列方向についての前記金属板の寸法と同一である、[1]乃至[4]のいずれか1つの電池モジュール。
[6]前記配列方向の前記内側への前記金属板の外縁から前記絶縁膜の外縁までの距離は、3mm以下である、[1]乃至[5]のいずれか1つの電池モジュール。
[7]前記シートは、前記フレームに比べて熱伝導性が高く、
前記最外電池のそれぞれへの前記シートの接触面積は、前記複数の電池の中の前記最外電池以外の電池のそれぞれへの前記シートの接触面積に比べて、小さい、
[1]乃至[6]のいずれか1つの電池モジュール。
[8]前記最外電池と前記フレーム突出部との間、及び、前記最外電池と前記フレーム側壁との間の少なくとも一方に設けられ、前記最外電池を前記フレーム突出部及び前記フレーム側壁の少なくとも一方へ接着する接着剤をさらに具備する、[1]乃至[7]のいずれか1つの電池モジュール。
[9]前記高さ方向について前記フレームと前記絶縁膜との間に設けられ、前記フレームを前記絶縁膜に粘着するテープをさらに具備する、[1]乃至[8]のいずれか1つの電池モジュール。
[10]前記フレームを前記金属板へ連結する連結ネジをさらに具備し、
前記テープは、前記電池列の外周側に延設されるテープ延設部を備え、
前記連結ネジは、前記テープ延設部に対して前記外周側に位置する、
[9]の電池モジュール。
[11]前記電池列において前記最外電池と前記配列方向について前記最外電池と隣り合う電池との間に配置され、前記最外電池を前記最外電池と隣り合う前記電池に対して電気的に絶縁する仕切り部材をさらに具備し、
前記フレームは、前記仕切り部材と係合することにより、前記仕切り部材に組付けられる、
[1]乃至[10]のいずれか1つの電池モジュール。
[12]前記配列方向について前記外側から前記フレームに当たりし、前記配列方向の内側へ向かって前記フレームを押圧する端板をさらに具備する、[11]の電池モジュール。
[13][1]乃至[12]のいずれか1つの電池モジュールと、
前記電池モジュールが前記高さ方向の上側から設置され、前記高さ方向について前記電池列との間に前記金属板が配置される土台と、
を具備する、電池システム。
Claims (12)
- 配列される複数の電池を備え、前記複数の電池のそれぞれは、電極群と、前記電極群が収納される金属製の外装容器と、を備える電池列と、
前記電池列の配列方向について前記複数の電池の中で最も外側の最外電池に対して前記配列方向の前記外側から対向するフレーム側壁と、前記配列方向の内側へ前記フレーム側壁から突出するフレーム突出部と、を備え、電気絶縁性を有するフレームであって、前記最外電池に対して前記配列方向に交差する高さ方向の下側に前記フレーム突出部が隣接し、前記配列方向について前記フレーム突出部の内側に隣接して貫通孔が形成されるフレームと、
電気的絶縁性を有し、前記貫通孔に少なくとも一部が配置されるシートであって、前記高さ方向の前記下側から前記電池列の前記複数の電池に密着し、空気及び前記フレームに比べて熱伝導性が高いシートと、
前記高さ方向について前記シートに対して前記下側に配置される金属板と、
前記電気的絶縁性を有し、前記高さ方向について前記金属板と前記シートとの間において前記金属板に積層される絶縁膜であって、前記金属板及び前記シートに密着し、前記配列方向について前記フレーム突出部の突出端を超えて前記外側へ延設される絶縁膜と、
を具備する、電池モジュール。 - 前記フレーム突出部と前記絶縁膜とが重なる部分は、5mm以上20mm以下となる、請求項1の電池モジュール。
- 前記フレームは、前記フレーム突出部から前記高さ方向の前記下側へ延設されるフレーム脚部を備え、
前記フレーム脚部は、前記金属板及び絶縁膜に対して前記配列方向の前記外側に隣接し、
前記フレーム脚部は、前記配列方向について、前記フレーム突出部の前記突出端に対して前記外側に位置する、
請求項1又は2の電池モジュール。 - 前記配列方向についての前記絶縁膜の寸法は、前記配列方向についての前記金属板の寸法と同一である、請求項1乃至3のいずれか1項の電池モジュール。
- 前記配列方向の前記内側への前記金属板の外縁から前記絶縁膜の外縁までの距離は、3mm以下である、請求項1乃至4のいずれか1項の電池モジュール。
- 前記最外電池のそれぞれへの前記シートの接触面積は、前記複数の電池の中の前記最外電池以外の電池のそれぞれへの前記シートの接触面積に比べて、小さい、
請求項1乃至5のいずれか1項の電池モジュール。 - 前記最外電池と前記フレーム突出部との間、及び、前記最外電池と前記フレーム側壁との間の少なくとも一方に設けられ、前記最外電池を前記フレーム突出部及び前記フレーム側壁の少なくとも一方へ接着する接着剤をさらに具備する、請求項1乃至6のいずれか1項の電池モジュール。
- 前記高さ方向について前記フレームと前記絶縁膜との間に設けられ、前記フレームを前記絶縁膜に粘着するテープをさらに具備する、請求項1乃至7のいずれか1項の電池モジュール。
- 前記フレームを前記金属板へ連結する連結ネジをさらに具備し、
前記テープは、前記電池列の外周側に延設されるテープ延設部を備え、
前記連結ネジは、前記テープ延設部に対して前記外周側に位置する、
請求項8の電池モジュール。 - 前記電池列において前記最外電池と前記配列方向について前記最外電池と隣り合う電池との間に配置され、前記最外電池を前記最外電池と隣り合う前記電池に対して電気的に絶縁する仕切り部材をさらに具備し、
前記フレームは、前記仕切り部材と係合することにより、前記仕切り部材に組付けられる、
請求項1乃至9のいずれか1項の電池モジュール。 - 前記配列方向について前記外側から前記フレームに当たりし、前記配列方向の内側へ向かって前記フレームを押圧する端板をさらに具備する、請求項10の電池モジュール。
- 請求項1乃至11のいずれか1項の電池モジュールと、
前記電池モジュールが前記高さ方向の上側から設置され、前記高さ方向について前記電池列との間に前記金属板が配置される土台と、
を具備する、電池システム。
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