JPWO2018003437A1 - Battery module - Google Patents
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Abstract
電池セルの個数の増加に伴う電圧検出線および温度検出線の増加に対処し、小型化を実現可能な電池モジュールを提供する。複数の電池セル10と、該電池セル10の外部端子11に接続された複数の電圧検出線20と、電池セル10に接続された複数の温度検出線30と、を備えた電池モジュール100である。複数の電池セル10は、電池セル10の上面10aに設けられたガス排出弁15が一方向(X軸方向)に並ぶように配置される。複数の電池セル10のガス排出弁15の上方に複数の温度検出線30を一方向(X軸方向)に沿って敷設する第1敷設部70が設けられている。第1敷設部70の側方に複数の電圧検出線20を一方向(X軸方向)に沿って敷設する第2敷設部80が設けられている。A battery module capable of coping with an increase in voltage detection lines and temperature detection lines accompanying an increase in the number of battery cells and realizing a reduction in size. The battery module 100 includes a plurality of battery cells 10, a plurality of voltage detection lines 20 connected to the external terminals 11 of the battery cells 10, and a plurality of temperature detection lines 30 connected to the battery cells 10. . The plurality of battery cells 10 are arranged such that the gas discharge valves 15 provided on the upper surface 10a of the battery cell 10 are arranged in one direction (X-axis direction). A first laying portion 70 for laying a plurality of temperature detection lines 30 along one direction (X-axis direction) is provided above the gas discharge valves 15 of the plurality of battery cells 10. A second laying portion 80 for laying the plurality of voltage detection lines 20 along one direction (X-axis direction) is provided on the side of the first laying portion 70.
Description
本発明は、複数の電池セルを備えた電池モジュールに関する。 The present invention relates to a battery module including a plurality of battery cells.
従来から複数の電池セルを含む電池ブロックを有するバッテリシステムに関する発明が知られている(下記特許文献1を参照)。この従来のバッテリシステムは、複数の電池セルを含む電池ブロックと、この電池ブロックの両端に設けられた一対の出力端子と、前記複数の電池セルの端子間電圧を検出するための電圧検出ラインとを備えている(同文献、請求項1等を参照)。 Conventionally, an invention relating to a battery system having a battery block including a plurality of battery cells is known (see Patent Document 1 below). The conventional battery system includes a battery block including a plurality of battery cells, a pair of output terminals provided at both ends of the battery block, and a voltage detection line for detecting a voltage between the terminals of the plurality of battery cells. (See the same document, claim 1 etc.).
前記従来のバッテリシステムにおいて、複数の電圧検出ラインは、前記電池ブロックの一面となる長方形のブロック配線面に配置されるとともに、第1の集合ラインおよび第2の集合ラインに集合化されている。また、第1の集合ラインおよび第2の集合ラインは、前記ブロック配線面の長手方向に延在する一対の平行ラインを含むとともに、前記ブロック配線面の長手方向における一方の端部から前記ブロック配線面の外へ引き出される。 In the conventional battery system, the plurality of voltage detection lines are arranged on a rectangular block wiring surface serving as one surface of the battery block and are assembled into a first collection line and a second collection line. The first assembly line and the second assembly line include a pair of parallel lines extending in the longitudinal direction of the block wiring surface, and the block wiring from one end in the longitudinal direction of the block wiring surface. Pulled out of the plane.
さらに、前記一対の出力端子は、前記第1の集合ラインおよび前記第2の集合ラインが引き出される端部側に位置する第1の出力端子と、前記第1の出力端子が設けられる端部に対して反対側の端部に位置する第2の出力端子と、を含んでいる。そして、前記第1の出力端子は、前記ブロック配線面の短手方向において前記一対の平行ラインの外側に位置している。 Furthermore, the pair of output terminals includes a first output terminal located on an end side from which the first and second assembly lines are drawn, and an end portion on which the first output terminal is provided. And a second output terminal located at the opposite end. The first output terminal is located outside the pair of parallel lines in the short direction of the block wiring surface.
また、前記従来のバッテリシステムは、前記電池ブロックの温度を検出する少なくとも一つの温度センサと、前記温度センサの信号を伝送する温度検出ラインと、を備えている(同文献、請求項2等を参照)。この温度検出ラインは、前記ブロック配線面の短手方向において前記一対の平行ラインの間に位置するとともに、前記第2の出力端子側の端部から前記ブロック配線面の外へ引き出される。 Further, the conventional battery system includes at least one temperature sensor for detecting the temperature of the battery block, and a temperature detection line for transmitting a signal of the temperature sensor (the same document, claim 2 and the like). reference). The temperature detection line is positioned between the pair of parallel lines in the short direction of the block wiring surface, and is led out of the block wiring surface from the end on the second output terminal side.
以上のように、前記従来のバッテリシステムは、電池ブロックの温度を検出する温度センサの信号を伝送する温度検出ラインを、一対の平行ラインの間に配置するとともに、第2の出力端子側の端部からブロック配線面の外へ引き出している。これにより、電圧検出ラインと温度検出ラインとを交差させることなく電池ブロックから引き出して、これらの検出ラインを理想的な状態に配線できる(同文献、段落0011等を参照)。 As described above, in the conventional battery system, the temperature detection line that transmits the signal of the temperature sensor that detects the temperature of the battery block is disposed between the pair of parallel lines, and the end on the second output terminal side. It is pulled out of the block wiring surface from the part. Thereby, the voltage detection line and the temperature detection line can be drawn out from the battery block without intersecting, and these detection lines can be wired in an ideal state (see the same document, paragraph 0011, etc.).
このようなバッテリシステムは、電動車両を走行させるモータに電力を供給する電源装置に使用される。電動車両としては、エンジンとモータの両方で走行するハイブリッド自動車やプラグインハイブリッド自動車、あるいはモータのみで走行する電気自動車等の電動車両が例示される(同文献、段落0052等を参照)。 Such a battery system is used in a power supply device that supplies electric power to a motor that drives an electric vehicle. Examples of the electric vehicle include an electric vehicle such as a hybrid vehicle or a plug-in hybrid vehicle that runs with both an engine and a motor, or an electric vehicle that runs only with a motor (see the same document, paragraph 0052, etc.).
複数の電池セルを備え、主に車載用途に使用される電池モジュールでは、電池セルの低コスト化と小型化に伴い、より多くの電池セルが用いられる傾向にある。電池モジュールに使用される電池セルの個数が増加すると、電池セルに接続される電圧検出線および温度検出線の数も増加する。そのため、前記従来のバッテリシステムのように、電池ブロックの配線面に電圧検出線を集合化して配置し、電圧検出線と温度検出線とを交差させることなく電池ブロックから引き出すだけでは、配線面におけるスペースが不足し、電池モジュールの小型化が困難になるおそれがある。 In a battery module that includes a plurality of battery cells and is mainly used for in-vehicle applications, more battery cells tend to be used as the battery cells are reduced in cost and size. As the number of battery cells used in the battery module increases, the number of voltage detection lines and temperature detection lines connected to the battery cells also increases. Therefore, as in the conventional battery system described above, the voltage detection lines are assembled and arranged on the wiring surface of the battery block, and only by pulling out from the battery block without crossing the voltage detection line and the temperature detection line, Space may be insufficient, and it may be difficult to reduce the size of the battery module.
本発明は、前記課題に鑑みてなされたものであり、電池セルの個数の増加に伴う電圧検出線および温度検出線の増加に対処し、小型化を実現可能な電池モジュールを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a battery module that can cope with an increase in voltage detection lines and temperature detection lines accompanying an increase in the number of battery cells and can be downsized. And
前記目的を達成すべく、本発明の電池モジュールは、複数の電池セルと、前記電池セルの外部端子に接続された複数の電圧検出線と、前記電池セルに接続された複数の温度検出線と、を備えた電池モジュールであって、前記複数の電池セルは、前記電池セルの上面に設けられたガス排出弁が一方向に並ぶように配置され、前記複数の電池セルの前記ガス排出弁の上方に前記複数の温度検出線を前記一方向に沿って敷設する第1敷設部が設けられ、該第1敷設部の側方に前記複数の電圧検出線を前記一方向に沿って敷設する第2敷設部が設けられていることを特徴とする。 In order to achieve the above object, a battery module of the present invention includes a plurality of battery cells, a plurality of voltage detection lines connected to external terminals of the battery cells, and a plurality of temperature detection lines connected to the battery cells. The plurality of battery cells are arranged such that gas discharge valves provided on the upper surface of the battery cells are arranged in one direction, and the gas discharge valves of the plurality of battery cells A first laying portion is provided above the plurality of temperature detection lines along the one direction, and a plurality of voltage detection lines are laid along the one direction at a side of the first laying portion. Two laying parts are provided.
本発明の電池モジュールによれば、複数の電池セルのガス排出弁の上方に設けられた第1敷設部によって、従来は利用されていなかったガス排出弁の上方の空間に、複数の温度検出線をガス排出弁が並んだ一方向に沿って敷設することができる。また、本発明の電池モジュールによれば、第1敷設部の側方に設けられた第2敷設部によって、複数の電圧検出線をガス排出弁が並んだ一方向に沿って敷設することで、複数の温度検出線と複数の電圧検出線を効率よく配置することができる。したがって、本発明によれば、電池セルの個数の増加に伴う電圧検出線および温度検出線の増加に対処し、小型化を実現可能な電池モジュールを提供することができる。 According to the battery module of the present invention, a plurality of temperature detection lines are provided in a space above the gas discharge valve that has not been conventionally used by the first laying portion provided above the gas discharge valves of the plurality of battery cells. Can be laid along one direction in which the gas discharge valves are arranged. Moreover, according to the battery module of the present invention, by laying a plurality of voltage detection lines along one direction in which the gas discharge valves are arranged by the second laying portion provided on the side of the first laying portion, A plurality of temperature detection lines and a plurality of voltage detection lines can be efficiently arranged. Therefore, according to the present invention, it is possible to provide a battery module that can cope with an increase in voltage detection lines and temperature detection lines accompanying an increase in the number of battery cells and can be downsized.
以下、図面を参照して本発明に係る電池モジュールの実施形態を説明する。 Hereinafter, embodiments of a battery module according to the present invention will be described with reference to the drawings.
(実施形態1)
図1は、本発明の実施形態1に係る電池モジュール100の外観斜視図である。図2は、図1に示す電池モジュール100の分解斜視図である。(Embodiment 1)
FIG. 1 is an external perspective view of a
本実施形態の電池モジュール100は、複数の電池セル10と、各電池セル10の外部端子11に接続された複数の電圧検出線20と、複数の電池セル10に接続された複数の温度検出線30と、を備えている。また、電池モジュール100は、図示の例のように、複数の電池セル10の上面10aを覆うカバー40を備えることができる。図示の例において、カバー40は、インシュレーションカバー41とトップカバー42とを備え、トップカバーは、端部42A,42Bならびに中央部42Cに分割可能に設けられている。
The
電池セル10は、たとえばリチウムイオン二次電池等の扁平な角形二次電池であり、厚さ方向に積層され、概ね直方体形状の電池ブロック50を構成している。以下では、電池ブロック50の長手方向すなわち電池セル10の積層方向をX軸方向、電池ブロック50の短手方向をY軸方向、電池ブロック50の高さ方向をZ軸方向とする、直交座標系を用いて電池モジュール100の各部を説明する場合がある。
The
図3は、図2に示す電池ブロック50の外観斜視図である。
3 is an external perspective view of the
電池ブロック50は、複数の電池セル10と、各電池セル10を保持するセルホルダ51と、複数の電池セル10の積層方向の両端に配置された一対のエンドプレート52と、この一対のエンドプレート52の両側に配置された一対のサイドプレート53と、を備えている。
The
セルホルダ51は、たとえばエンジニアリングプラスチック等の絶縁性を有する樹脂材料によって製作されている。セルホルダ51は、電池セル10の間に配置される中間セルホルダ51Aと、複数の中間セルホルダ51Aを介して積層された複数の電池セル10の両端に配置される一対の端部セルホルダ51Bと、を有している。セルホルダ51は、複数の電池セル10の積層方向(X軸方向)に電池セル10と交互に配置され、個々の電池セル10を厚さ方向(X軸方向)の両側から挟持して、複数の電池セル10を厚さ方向に積層させる。また、中間セルホルダ51Aは、積層方向に隣接する2つの電池セル10の間に間隔をあけるスペーサとしての役割も有している。
The
一対のエンドプレート52は、たとえば電池セル10を構成する電池容器12の広側面12a(図4参照)の形状に対応する矩形平板状に形成された金属製の部材である。一対のエンドプレート52は、複数の電池セル10の積層方向の両端に配置された端部セルホルダ51Bに対向して配置され、セルホルダ51を介して積層された複数の電池セル10を積層方向の両側から挟持している。一対のエンドプレート52は、たとえば、一対のサイドプレート53を締結するためのねじ孔を有している。
The pair of
一対のサイドプレート53は、たとえば金属製の長方形板状の部材であり、長手方向の両端にボルト等の締結部材54を挿通させるための貫通孔を有し、短手方向の一端が概ね直角にL字形に曲折されている。一対のサイドプレート53は、たとえば、短手方向の一端と他端をそれぞれセルホルダ51の溝部に嵌合させ、長手方向の両端の貫通孔にボルト等の締結部材54を挿通させ、その締結部材54をエンドプレート52のねじ孔に締結することで、一対のエンドプレート52に連結される。
The pair of
電池ブロック50は、たとえば、中間セルホルダ51Aを介在させて複数の電池セル10を積層させ、複数の電池セル10の積層方向の両端に端部セルホルダ51Bとエンドプレート52を配置し、エンドプレート52にサイドプレート53を締結部材54によって締結することによって構成することができる。電池ブロック50を構成する複数の電池セル10は、一対のサイドプレート53によって間隔が規定された一対のエンドプレート52の間で、セルホルダ51を介して固縛される。
In the
図4は、図3に示す電池セル10の外観斜視図である。
4 is an external perspective view of the
電池セル10は、たとえば扁平な角形リチウムイオン二次電池であり、長方形の上面10aと、上面10aの長手方向(Y軸方向)に離隔して配置された一対の外部端子11と、該一対の外部端子11の間に設けられたガス排出弁15と、を有している。電池セル10は、たとえばアルミニウムやアルミニウム合金によって製作された金属製の電池容器12を備えている。電池容器12は、扁平な直方体形状を有し、厚さ方向(X軸方向)両側の面積が大きい広側面12aと、幅方向(Y軸方向)両側の面積が小さい狭側面12bとを有している。
The
電池容器12は、たとえば、上部が開放された有底角筒状の電池缶13と、電池缶13の開口部を封止する長方形板状の電池蓋14とによって構成される。電池蓋14は、たとえばレーザ溶接によって電池缶13の開口部に接合される。電池容器12の内部には、たとえば、電極とセパレータを積層して捲回した捲回電極群や、その捲回電極群の電極と一対の外部端子11とを接続する集電板や、捲回電極群と電池容器との間を絶縁する絶縁シートや、捲回電極群に含浸される電解液などが収容されている。
The
一対の外部端子11のうち、一方は正極外部端子11Pであり、他方は負極外部端子11Nである。一対の外部端子11は、電池セル10の長方形の上面10a、すなわち電池蓋14の長方形の上面10aの長手方向(Y軸方向)の一端と他端に離隔して配置され、電池蓋14との間に配置された絶縁性を有する樹脂製のガスケット16によって電池容器12と電気的に絶縁されている。
One of the pair of
ガス排出弁15は、電池セル10の上面10aすなわち電池蓋14の上面10aに配置された一対の外部端子11の間に設けられている。ガス排出弁15は、たとえば、電池蓋14の長手方向の中央部をプレス加工して電池蓋14に薄肉部を形成するとともに、その薄肉部にスリット溝を形成することによって設けられている。ガス排出弁15は、たとえば、電池セル10の過充電等の異常により電池容器12の内部でガスが発生して、電池容器12の内圧が所定の圧力を超えて上昇したときに開裂し、電池容器12の内部のガスを外部へ排出することで、電池セル10の安全性を確保している。
The
また、電池蓋14は、電池容器12の内部に電解液を注入するための注液孔17と、該注液孔17を封止する注液栓18とを有している。たとえば、電池蓋14の注液孔17を介して電池容器12に電解液を注入した後に、レーザ溶接によって注液孔17に注液栓18を接合することで、注液孔17を注液栓18によって封止することができる。
Further, the
図3に示すように、電池ブロック50を構成する複数の電池セル10は、電池容器12の広側面12a(図4参照)を対向させて積層され、電池セル10の上面10aに設けられたガス排出弁15が一方向(X軸方向)に並ぶように配置されている。より具体的には、電池セル10の長方形の上面10aの長手方向(Y軸方向)の中央にガス排出弁15が設けられることで、複数の電池セル10のガス排出弁15は、複数の電池セル10の積層方向(X軸方向)、すなわち電池セル10の長方形の上面10aの短手方向(X軸方向)、すなわち電池セル10の厚さ方向(X軸方向)に、一列に並んでいる。
As shown in FIG. 3, the plurality of
また、電池ブロック50を構成する複数の電池セル10は、積層方向に隣接する2つの電池セル10のうち、一方の電池セル10の正極外部端子11Pと他方の電池セル10の負極外部端子11Nとが積層方向に隣接するように、交互に180°反転させて積層されている。複数の電池セル10の積層方向に隣接する正極外部端子11Pと負極外部端子11Nとは、図2に示すバスバー60によって接続される。すなわち、複数の電池セル10は、積層方向に隣接する正極外部端子11Pと負極外部端子11Nとを接続する複数のバスバー60によって、直列に接続される。バスバー60は、たとえばレーザ溶接によって電池セル10の外部端子11の上面に接合される。
The plurality of
本実施形態の電池モジュール100において、図2に示す複数の電圧検出線20は、個々の電池セル10の外部端子11に接続される。より詳細には、複数の電圧検出線20は、バスバー60に接続され、バスバー60を介して個々の電池セル10の外部端子11に接続される。複数の電圧検出線20は、一端がバスバー60を介して個々の電池セル10の外部端子11に接続され、他端がコネクタ21に接続されている。
In the
電圧検出線20のコネクタ21は、たとえばバッテリコントロールユニット(BCU)に接続される。BCUは、個々の電池セル10の外部端子11に接続された複数の電圧検出線20を介して個々の電池セル10の電圧を検出する。複数の電圧検出線20は、たとえばトップカバー42の開口部43の内側で束ねられ、チューブ22に通されている。束ねられた複数の電圧検出線20を被覆するチューブ22は、たとえばトップカバー42の開口部43の内側からカバー40の外側のコネクタ21まで延在している。
The
本実施形態の電池モジュール100において、図2に示す複数の温度検出線30は、複数の電池セル10に接続される。図2に示す例では、2本1組の6本の温度検出線30が3つの電池セル10の上面10aに接続される。温度検出線30は、一端がサーミスタに接続され、他端がコネクタ31に接続されている。温度検出線30の一端に接続されたサーミスタは、温度検出線30の一端に設けられた押圧部材32によって、電池セル10の上面10aに押し付けられた状態で接触する。
In the
温度検出線30のコネクタ31は、たとえば、電圧検出線20のコネクタ21と同様に、図示を省略するBCUに接続される。BCUは、たとえば、電池セル10の上面10aに接触した個々のサーミスタの電圧を、個々のサーミスタに接続された2本1組の温度検出線30によって検出することで、サーミスタが接触している個々の電池セル10の温度を検出する。なお、サーミスタの個数およびサーミスタを接触させて温度を検出する電池セル10の個数は、特に限定されず、必要に応じて、それぞれ2つ以下または4つ以上にすることも可能である。
The
複数の温度検出線30は、電圧検出線20と同様に、たとえばトップカバー42の開口部43の内側で束ねられ、チューブ33に通されている。束ねられた複数の温度検出線30を被覆するチューブ33は、束ねられた複数の電圧検出線20を被覆するチューブ22と同様に、たとえばトップカバー42の開口部43の内側からカバー40の外側のコネクタ31まで延在している。
Similar to the
図1および図2に示すように、カバー40は、たとえば、電池ブロック50を構成する複数の電池セル10の上面10aに対向して配置されるインシュレーションカバー41と、インシュレーションカバーの41上部を覆うトップカバー42とを有している。
As shown in FIG. 1 and FIG. 2, the
インシュレーションカバー41は、たとえばエンジニアリングプラスチック等の絶縁性を有する樹脂材料によって製作され、複数の電池セル10の上面10aの少なくとも一部を覆う薄い板状の部材である。また、インシュレーションカバー41は、多数の隔壁や開口を有し、概ね直方体形状の外形を有する立体的な構造体である。インシュレーションカバー41は、凹状の部分に複数のバスバー60を保持し、隣接するバスバー60同士を電気的に絶縁する。
The
インシュレーションカバー41は、一方向に並んだ複数の電池セル10のガス排出弁15の上方に開口を有し、隔壁によって複数の電池セル10の積層方向(X軸方向)に連通するガス排出溝44を形成している。ガス排出溝44は、たとえば、下端が開放されて複数の電池セル10のガス排出弁15に臨み、電池セル10の上面10aの長手方向すなわち電池ブロック50の短手方向(Y軸方向)においてガス排出弁15の両側に隔壁を有し、上端が開放されている。
The
トップカバー42は、たとえばインシュレーションカバー41と同様の樹脂材料によって製作され、電池ブロック50の短手方向(Y軸方向)において端部42A,42Bならびに中央部42Cの3つに分割されている。トップカバー42の端部42A,42Bは、インシュレーションカバー41に配置された複数のバスバー60を覆う。トップカバー42の中央部は42C、インシュレーションカバー41に設けられたガス排出溝44の上端を覆うことで、ガス排出溝44とともに、ガス排出弁15から排出されたガスを排出するためのガス排出路46(図7参照)を形成する。また、トップカバー42の中央部42Cは、電圧検出線20および温度検出線30の引き出しを容易にするための開口部43と、この開口部43を閉塞する蓋45を有している。
The
図5は、図1に示す電池モジュール100のトップカバー42を取り外した状態の平面図である。図6は、図5に示す電池モジュール100の拡大平面図である。図7は、図1に示す電池ブロック50の短手方向(Y軸方向)に沿う電池モジュール100の断面図である。
FIG. 5 is a plan view of the
本実施形態の電池モジュール100は、前述のように、複数の電池セル10と、電池セル10の外部端子11に接続された複数の電圧検出線20と、電池セル10に接続された複数の温度検出線30と、を備えている。本実施形態の電池モジュール100は、特に、以下の構成に特徴を有している。第1に、本実施形態の電池モジュール100では、複数の電池セル10のガス排出弁15の上方に複数の温度検出線30を一方向(X軸方向)に沿って敷設する第1敷設部70が設けられている。第2に、本実施形態の電池モジュール100では、第1敷設部70の側方に複数の電圧検出線20を一方向(X軸方向)に沿って敷設する第2敷設部80が設けられている。以下、これらの特徴構成について詳細に説明する。
As described above, the
図5から図7に示すように、第1敷設部70は、複数の電池セル10の積層方向(X軸方向)である一方向に並んだガス排出弁15の上方に、その一方向に沿って設けられ、その一方向に沿って複数の温度検出線30を敷設している。より具体的には、第1敷設部70は、複数の電池セル10の積層方向(X軸方向)である一方向において、ガス排出弁15に隣接して設けられた複数の第1支持部71によって構成することができる。
As shown in FIGS. 5 to 7, the first laying
第1支持部71は、たとえば、電池ブロック50の短手方向(Y軸方向)に平行で電池ブロック50の高さ方向(Z軸方向)に立設された板状の部材である。第1支持部71は、たとえば、上端部に複数の温度検出線30を載置して電池ブロック50の高さ方向の下方から支持する。第1敷設部70は、複数の電池セル10の積層方向(X軸方向)である一方向に間隔をあけて設けられた複数の第1支持部71を備えることで、複数の電池セル10のガス排出弁15の上方に複数の温度検出線30を一方向(X軸方向)に沿って敷設する。
The
なお、複数の第1支持部71は、たとえばインシュレーションカバー41の隔壁として設けることができる。すなわち、電池モジュール100が複数の電池セル10の上面10aを覆うカバー40を備える場合には、第1敷設部70をカバー40に設けることができる。また、図7に示す例のように、電池モジュール100が複数の電池セル10のガス排出弁15の上方にガス排出路46を備える場合には、第1敷設部70をガス排出路46に設けることができる。
In addition, the some
図示の例のように、第1敷設部70に敷設された温度検出線30が、ガス排出路46に露出する場合には、複数の温度検出線30を被覆するチューブを設けてもよい。また、温度検出線30の被覆層の材質は、電池セル10のガス排出弁15から排出されるガスによる被覆層の損傷を低減する観点から、耐熱性および耐薬品性に優れた材質を選定することが好ましい。
When the
図5から図7に示すように、第2敷設部80は、第1敷設部70の側方、すなわち複数の電池セル10の積層方向(X軸方向)である一方向に並んだガス排出弁15の側方に、その一方向に沿って設けられ、その一方向に沿って複数の電圧検出線20を敷設している。より具体的には、第2敷設部80は、電池ブロック50の短手方向(Y軸方向)すなわち電池セル10の上面10aの長手方向において、ガス排出弁15に隣接して設けられた複数の第2支持部81によって構成することができる。
As shown in FIG. 5 to FIG. 7, the
第2支持部81は、たとえば、電池ブロック50の短手方向(Y軸方向)および長手方向(X軸方向)に平行に設けられた板状の部材である。第2支持部81は、たとえば、上面に複数の電圧検出線20を載置して電池ブロック50の高さ方向の下方から支持する。第2敷設部80は、複数の電池セル10の積層方向(X軸方向)である一方向に間隔をあけて設けられた複数の第2支持部81を備える。これにより、第2敷設部80は、たとえば電池ブロック50の短手方向すなわち電池セル10の上面10aの長手方向において、第1敷設部70の側方すなわち複数の電池セル10のガス排出弁15の側方に、複数の温度検出線30を電池ブロック50の長手方向である一方向(X軸方向)に沿って敷設する。
The
なお、複数の第2支持部81は、たとえばインシュレーションカバー41の隔壁として設けることができる。すなわち、電池モジュール100が複数の電池セル10の上面10aを覆うカバー40を備える場合には、第2敷設部80をカバー40に設けることができる。また、図示の例において、第2敷設部80は、電池セル10の上面10aの長手方向(Y軸方向)における第1敷設部70の両側に、複数の電池セル10の積層方向(X軸方向)である一方向に沿って設けられている。
The plurality of
さらに、図示の例において、本実施形態の電池モジュール100は、第2敷設部80と電池セル10の外部端子11との間に隔壁41aを有し、第1敷設部70と第2敷設部80との間に隔壁41bを有している。図5に示すように、隔壁41aは、電圧検出線20を挿通させる開口部41cを有し、隔壁41bは、温度検出線30を挿通させる開口部41dを有している。
Further, in the illustrated example, the
また、図5および図6に示すように、インシュレーションカバー41は、バスバー60を介して個々の電池セル10の一方の外部端子11に接続される電圧検出線20が接続されたバスバー60に隣接する上面に、表示部41eを有してもよい。表示部41eには、当該バスバー60を介して電圧検出線20に接続される電池セル10に割り当てられた番号が、たとえば刻印によって表示される。
Further, as shown in FIGS. 5 and 6, the
以下、本実施形態の電池モジュール100の作用について説明する。
Hereinafter, the operation of the
本実施形態の電池モジュール100は、たとえば、エンジンとモータの両方で走行するハイブリッド自動車やプラグインハイブリッド自動車、またはモータのみで走行する電気自動車等の電動車両に搭載される。電池モジュール100は、図1および図2に示す外部接続端子61を介して、複数の電池セル10に蓄積された電気エネルギを、たとえばモータ等の外部の装置へ供給し、たとえば発電機等の外部の装置から供給された電気エネルギを、複数の電池セル10に蓄積する。
The
このように、複数の電池セル10を備え、主に車載用途に使用される電池モジュール100では、電池セル10の低コスト化と小型化に伴い、より多くの電池セル10が用いられる傾向にある。電池モジュール100に使用される電池セル10の個数が増加すると、電池セル10に接続される電圧検出線20および温度検出線30の数も増加する。そのため、たとえば特許文献1に記載されたバッテリシステムのように、電池ブロックの配線面に電圧検出ラインを集合化して配置し、電圧検出ラインと温度検出ラインとを交差させることなく電池ブロックから引き出すだけでは、配線面におけるスペースが不足し、電池モジュールの小型化が困難になるおそれがある。
As described above, in the
これに対し、本実施形態の電池モジュール100は、複数の電池セル10に接続された複数の温度検出線30を敷設する第1敷設部70と、複数の複数の電池セル10の外部端子11に接続された複数の電圧検出線20を敷設する第2敷設部80とを有している。第1敷設部70は、複数の温度検出線30を、複数の電池セル10のガス排出弁15の上方に、複数の電池セル10のガス排出弁15が並ぶ一方向(X軸方向)に沿って敷設する。また、第2敷設部80は、複数の電圧検出線20を、第1敷設部70の側方に当該一方向(X軸方向)に沿って敷設する。
On the other hand, the
このような構成により、本実施形態の電池モジュール100は、従来、配線用の空間としては利用されていなかったガス排出弁15の上方の空間に、ガス排出弁15が並んだ一方向に沿って、複数の温度検出線30を敷設することができる。そのため、電池モジュール100に使用される電池セル10の個数の増加に伴って増加した温度検出線30を、ガス排出弁15の上方の空間に敷設することができ、増加した温度検出線30を敷設するための新たなスペースを確保する必要がなくなる。また、ガス排出弁15の上方の空間に温度検出線30を敷設することで、ガス排出弁15から排出されたガスによって温度検出線30の絶縁被覆が損傷し、温度検出線30同士が短絡したとしても、電池セル10の外部短絡を防止することができる。
With such a configuration, the
また、本実施形態の電池モジュール100は、第2敷設部80によって、第1敷設部70の側方に、複数の電圧検出線20をガス排出弁15が並んだ一方向に沿って敷設することで、複数の温度検出線30と複数の電圧検出線20とを効率よく配置することができる。したがって、本実施形態の電池モジュール100によれば、電池セル10の個数の増加に伴う電圧検出線20および温度検出線30の増加に対処し、電池モジュール100の小型化を実現することができる。また、電圧検出線20を敷設する第2敷設部80を、ガス排出弁15の上方に設けられた第1敷設部70の側方に設けることで、第2敷設部80に敷設された電圧検出線20がガス排出弁15から排出されたガスに直接的に晒されるのを防止し、電池セル10の外部短絡を防止することができる。
In the
また、本実施形態の電池モジュール100は、複数の電池セル10のガス排出弁15の上方にガス排出路46を備え、第1敷設部70は、ガス排出路46に設けられている。このように、ガス排出路46内に第1敷設部70を設けることで、従来は配線用として用いられていなかったガス排出路46内の空間を有効に活用して複数の温度検出線30を敷設することができ、電池セル10の増加に伴う温度検出線30の増加に効果的に対処できる。
In addition, the
また、本実施形態の電池モジュール100は、複数の電池セル10の上面10aを覆うカバー40を備え、第1敷設部70および第2敷設部80は、カバー40に設けられている。このように、第1敷設部70および第2敷設部80をカバー40に設けることで、第1敷設部70を複数の電池セル10のガス排出弁15の上方にガス排出弁15の配列方向(X軸方向)に沿って形成し、第2敷設部80を第1敷設部70の側方にガス排出弁15の配列方向(X軸方向)に沿って形成するのを容易にすることができる。また、ガス排出路46をカバー40によって形成することで、第1敷設部70をガス排出路46に設けるのを容易にすることができる。
In addition, the
また、本実施形態の電池モジュール100において、電池セル10は、長方形の上面10aと、その上面10aの長手方向(Y軸方向)に離隔して配置された一対の外部端子11と、その一対の外部端子11の間に設けられたガス排出弁15と、を有している。そして、第2敷設部80は、電池セル10の上面10aの長手方向(Y軸方向)における第1敷設部70の両側に、ガス排出弁15の配列方向(X軸方向)である一方向に沿って設けられている。
Moreover, in the
これにより、電池セル10の上面10aの長手方向の一側の外部端子11に接続された複数の電圧検出線20を、第1敷設部70の一側に設けられた第2敷設部80に敷設することができる。また、電池セル10の上面10aの長手方向の他側の外部端子11に接続された複数の電圧検出線20を、第1敷設部70の他側に設けられた第2敷設部80に敷設することができる。すなわち、電圧検出線20を第1敷設部70の両側に第1敷設部70を跨ぐことなく敷設することができ、電圧検出線20の敷設を容易にすることができる。
Accordingly, the plurality of
また、本実施形態の電池モジュール100は、第2敷設部80と電池セル10の外部端子11との間に隔壁41aを有している。これにより、電池セル10の外部端子11と第2敷設部80とを隔壁41aによって隔離して、第2敷設部80に敷設された複数の電圧検出線20と電池セル10の外部端子11とを隔壁によって隔離することができる。
In addition, the
また、本実施形態の電池モジュール100は、第1敷設部70と第2敷設部80との間に隔壁41bを有している。これにより、ガス排出弁15からガスが排出されたときに、ガス排出弁15の上方に設けられた第1敷設部70から、第1敷設部70の側方に設けられた第2敷設部80に排出されたガスの影響が及ぶのを抑制することができる。より具体的には、ガス排出弁15から排出されたガスを隔壁41bによって遮蔽し、第2敷設部80に敷設された電圧検出線20に対する悪影響を回避することができる。
In addition, the
また、本実施形態の電池モジュール100において、隔壁41aは、電圧検出線20を挿通させる開口部41cを有している。そのため、電圧検出線20を敷設するときに、隔壁41aの開口部41cを介して電圧検出線20を第2敷設部80の外側から内側へ敷設したり、電圧検出線20を第1敷設部70の内側から外側へ引き出したりすることが可能になる。したがって、電圧検出線20の敷設を容易にすることができる。
Further, in the
また、本実施形態の電池モジュール100において、隔壁41bは、温度検出線30を挿通させる開口部41dを有している。そのため、温度検出線30を敷設するときに、隔壁41bの開口部41dを介して温度検出線30を第1敷設部70の外側から内側へ敷設したり、温度検出線30を第1敷設部70の内側から外側へ引き出したりすることが可能になる。したがって、温度検出線30の敷設を容易にすることができる。
In the
また、本実施形態の電池モジュール100において、複数の電圧検出線20は、個々の電池セル10の外部端子11に接続されている。したがって、本実施形態の電池モジュール100によれば、複数の電圧検出線20を介して個々の電池セル10の電圧を検出することができ、個々の電池セル10の不具合を早期に発見することが可能になる。
In the
また、インシュレーションカバー41が電圧検出線20に接続されたバスバー60に隣接する上面に表示部41eを有する場合には、不具合が発生した電池セル10に割り当てられた番号に対応する表示部41eを参照することができる。これにより、不具合が発生した電池セル10を容易に特定することができ、不具合発生時の分析調査の作業性向上と時間短縮が可能になる。
Moreover, when the
以上説明したように、本実施形態の電池モジュール100によれば、電池セル10の個数の増加に伴う電圧検出線20および温度検出線30の増加に対処し、電池モジュール100の小型化を実現することができる。
As described above, according to the
(実施形態2)
次に、本発明に係る電池モジュールの実施形態2について、図1から図6までを援用し、図8を用いて説明する。図8は、本実施形態に係る電池モジュール100Aの図7に相当する断面図である。(Embodiment 2)
Next, Embodiment 2 of the battery module according to the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 8 is a cross-sectional view corresponding to FIG. 7 of the
本実施形態に係る電池モジュール100Aは、第1敷設部70Aが電池ブロック50の高さ方向(Z軸方向)に深さを有する溝状に形成されている点で、前述の実施形態1に係る電池モジュール100と異なっている。本実施形態に係る電池モジュール100Aのその他の点は、前述の実施形態1に係る電池モジュール100と同一であるため、同一の部分には同一の符号を付して説明を省略する。
The
図8に示すように、本実施形態に係る電池モジュール100Aの第1敷設部70Aは、第1敷設部70Aと第2敷設部80との間の隔壁41bに連結された底壁72と、底壁72に連結されて隔壁41bと対向する側壁73とを有し、上部に開口を有する溝状に形成されている。電池ブロック50の短手方向、すなわち電池セル10の上面10aの長手方向(Y軸方向)における第1敷設部70Aの幅寸法は、電池ブロック50の高さ方向(Z軸方向)における第1敷設部70Aの深さ寸法よりも小さい。第1敷設部70Aの幅寸法は、たとえば、温度検出線30の直径以上かつ直径の2倍未満とすることができる。
As shown in FIG. 8, the
本実施形態に係る電池モジュール100Aによれば、前述の実施形態1に係る電池モジュール100と同様の効果が得られるだけでなく、底壁72と側壁73によってガス排出弁15から排出されるガスを遮蔽し、温度検出線30に対するガスによる悪影響をより確実に回避することができる。また、第1敷設部70Aに敷設された複数の温度検出線30を、電池ブロック50の高さ方向に配列させることができ、電池セル10の上面10aの長手方向における第1敷設部70Aの寸法の増加を抑制し、ガス排出路46の機能が損なわれるのを防止できる。また、第1敷設部70Aに複数の温度検出線30をより確実に保持することができ、温度検出線30の敷設を容易にすることができる。
According to the
(実施形態3)
次に、本発明に係る電池モジュールの実施形態3について、図1から図6までを援用し、図9から図11を用いて説明する。図9は、本実施形態に係る電池モジュール100Bの図7に相当する断面図である。(Embodiment 3)
Next, Embodiment 3 of the battery module according to the present invention will be described with reference to FIGS. 9 to 11 with reference to FIGS. FIG. 9 is a cross-sectional view corresponding to FIG. 7 of the
本実施形態に係る電池モジュール100Bは、電池セル10のガス排出弁15にガス排出検出用回路90が設けられている点で、前述の実施形態1に係る電池モジュール100と異なっている。本実施形態に係る電池モジュール100のその他の点は、前述の実施形態1に係る電池モジュール100と同一であるため、同一の部分には同一の符号を付して説明を省略する。
The
ガス排出検出用回路90は、たとえば、樹脂製のフィルムに配線パターンが形成された構成を有し、電池セル10のガス排出弁15上、またはガス排出弁15の直上に配置される。ガス排出検出用回路90は、電池セル10のガス排出弁15から排出されたガスによって、たとえば、配線パターンが破断して導通状態が変化し、または抵抗値が変化する。このガス排出検出用回路90の導通状態の変化や抵抗値の変化を検知することで、電池セル10のガス排出弁15の開裂の有無を検知することができる。
The gas
図10は、図9に示す電池モジュール100Bを含むバッテリシステム200の概略的なブロック図である。
FIG. 10 is a schematic block diagram of a
図10に示す例において、バッテリシステム200は、複数の電池モジュール100Bと、バッテリコントロールユニット(BCU)210と、上位コントローラ220と、安全装置230とを備えている。複数の電池モジュール100Bは、安全装置230を介してモータMのインバータINVに接続されている。安全装置230は、たとえばセーフティプラグやヒューズ等を含み、非常時に複数の電池モジュール100BからインバータINVへの電力の供給を停止する。
In the example shown in FIG. 10, the
BCU210は、温度検出線30および電圧検出線20ならびに信号線L1を介して電池モジュール100Bに接続されている。なお、図10に示すブロック図では、電圧検出線20の図示を省略している。また、BCU210は、ガス排出検出用回路90に信号線L2を介して接続され、ガス排出検出用回路90の導通状態または抵抗値の変化を検知して電池セル10のガス排出弁15の開裂の有無を検知する。
The
また、BCU210は、上位コントローラ220に信号線L4を介して接続され、上位コントローラ220に対して異常検出フラグや電力抑制に関する制御信号を送信する。上位コントローラ220は、インバータINVと信号線L5を介して接続され、BCU210から異常検出フラグや電力抑制に関する制御信号を受信すると、インバータINVに対して電力抑制に関する制御信号を送信し、インバータINVに供給される電力を抑制する。また、BCU210は、信号線L3を介して接続された複数の電池モジュール100BからインバータINVに供給される電力を抑制可能に構成してもよい。
The
図11は、図10に示すバッテリシステム200の動作を説明するフロー図である。
FIG. 11 is a flowchart for explaining the operation of
バッテリシステム200は、動作を開始すると、ステップS1において、BCU210によって温度検出線30および信号線L1を介してサーミスタの抵抗値を計測し、電池セル10の温度を検出する。また、バッテリシステム200は、BCU210によって信号線L2を介してガス排出検出用回路90の導通状態または抵抗値を計測するとともに、電圧検出線20を介して電池セル10の電圧を検出する。
When the
次に、バッテリシステム200は、ステップS2において、BCU210によって検出されたサーミスタの抵抗値と、ガス排出検出用回路90の導通状態または抵抗値に基づいて、異常の有無を判定する。具体的には、BCU210は、たとえば、サーミスタの抵抗値が所定の閾値以下であり、かつ、ガス排出検出用回路90の導通状態が正常または抵抗値が所定の閾値以下である場合には、異常なし(N)と判定し、ステップS1に戻る。
Next, in step S <b> 2, the
また、BCU210は、ステップS2において、たとえば、サーミスタの抵抗値が所定の閾値を超えた場合には、異常あり(Y)と判定する。このようなサーミスタの抵抗値の異常な上昇は、電池セル10のガス排出弁15が開裂し、電池容器12から排出されたガスによって、ガス排出弁15の上方の第1敷設部70に敷設された温度検出線30が断線または損傷したことが原因と考えられるためである。BCU210によって異常あり(Y)と判定された場合には、ステップS3へ進む。
In step S2, for example, the
このように、本実施形態の電池モジュール100Bおよびそれを用いたバッテリシステム200において、温度検出線30は、電池セル10のガス排出弁15の開裂を検出する異常検出線としても機能する。
Thus, in the
また、バッテリシステム200は、ステップS2において、ガス排出検出用回路90の導通状態に異常が生じ、または抵抗値が所定の閾値を超えたことがBCU210によって検出された場合には、BCU210によって異常あり(Y)と判定する。ガス排出検出用回路90の導通状態の異常や、抵抗値の上昇は、ガス排出弁15から排出されたガスによってガス排出検出用回路90の配線パターンが変形、断線、または変質したことが原因と考えられるためである。BCU210によって異常あり(Y)と判定された場合には、ステップS3へ進む。
In addition, when the
ステップS3において、BCU210は、電池モジュール100Bに信号線L3を介して電力抑制に関する制御信号を送信するとともに、上位コントローラ220に信号線L4を介して異常検出フラグと電力抑制に関する制御信号を送信する。これにより、上位コントローラ220および電池モジュール100Bによって、モータMのインバータINVに供給される電力が抑制され、たとえば車両を安全に停止させることができる。
In step S3, the
以上説明したように、本実施形態の電池モジュール100Bおよびそれを用いたバッテリシステム200によれば、前述の実施形態1に係る電池モジュール100と同様の効果が得られるだけでなく、電池セル10のガス排出弁15の開裂を検知し、電力供給時の安全性を向上させることができる。
As described above, according to the
以上、図面を用いて本発明の実施の形態を詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における設計変更等があっても、それらは本発明に含まれるものである。 The embodiment of the present invention has been described in detail with reference to the drawings, but the specific configuration is not limited to this embodiment, and there are design changes and the like without departing from the gist of the present invention. They are also included in the present invention.
10 電池セル
10a 上面
11 外部端子
15 ガス排出弁
20 電圧検出線
30 温度検出線
40 カバー
41a 隔壁
41b 隔壁
41c 開口部
41d 開口部
46 ガス排出路
70 第1敷設部
80 第2敷設部
100 電池モジュール
100A 電池モジュール
100B 電池モジュール10
Claims (9)
前記複数の電池セルは、前記電池セルの上面に設けられたガス排出弁が一方向に並ぶように配置され、
前記複数の電池セルの前記ガス排出弁の上方に前記複数の温度検出線を前記一方向に沿って敷設する第1敷設部が設けられ、
前記第1敷設部の側方に前記複数の電圧検出線を前記一方向に沿って敷設する第2敷設部が設けられていることを特徴とする電池モジュール。A battery module comprising: a plurality of battery cells; a plurality of voltage detection lines connected to external terminals of the battery cells; and a plurality of temperature detection lines connected to the battery cells,
The plurality of battery cells are arranged such that gas discharge valves provided on the upper surface of the battery cells are arranged in one direction,
A first laying portion for laying the plurality of temperature detection lines along the one direction is provided above the gas discharge valves of the plurality of battery cells;
A battery module, wherein a second laying portion for laying the plurality of voltage detection lines along the one direction is provided on a side of the first laying portion.
前記第1敷設部は、前記ガス排出路に設けられていることを特徴とする請求項1に記載の電池モジュール。A gas discharge path is provided above the gas discharge valve of the plurality of battery cells,
The battery module according to claim 1, wherein the first laying portion is provided in the gas discharge path.
前記第1敷設部および前記第2敷設部は、前記カバーに設けられていることを特徴とする請求項1に記載の電池モジュール。A cover for covering the upper surface of the plurality of battery cells;
The battery module according to claim 1, wherein the first laying portion and the second laying portion are provided on the cover.
前記第2敷設部は、前記長手方向における前記第1敷設部の両側に、前記一方向に沿って設けられていることを特徴とする請求項1に記載の電池モジュール。The battery cell includes the rectangular upper surface, a pair of external terminals that are spaced apart in the longitudinal direction of the upper surface, and the gas discharge valve provided between the pair of external terminals. And
2. The battery module according to claim 1, wherein the second laying portion is provided on both sides of the first laying portion in the longitudinal direction along the one direction.
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