KR20170016831A - 전지 모듈, 축전 장치, 축전 시스템, 전자 기기, 전동 차량 및 전력 시스템 - Google Patents

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Abstract

전지 모듈은, 적층된 복수의 전지 유닛을 적어도 포함하는 적층체와, 적층체를 관통하는 절연성 막대 형상체와, 적층체를 관통한 절연성 막대 형상체의 양단으로부터 상기 적층체를 체결하는 체결부를 구비한다. 체결부에 의해 적층체가 체결되어 복수의 전지 유닛이 체결되고, 인접하는 전지 유닛의 도전성 부재의 밀접부가 서로 밀접되어, 인접하는 전지 유닛 사이가 전기적으로 접속된다.

Description

전지 모듈, 축전 장치, 축전 시스템, 전자 기기, 전동 차량 및 전력 시스템 {BATTERY MODULE, ELECTRICITY STORAGE DEVICE, ELECTRICITY STORAGE SYSTEM, ELECTRONIC INSTRUMENT, ELECTRIC VEHICLE, AND ELECTRIC POWER SYSTEM}
본 기술은 전지 모듈, 축전 장치, 축전 시스템, 전자 기기, 전동 차량 및 전력 시스템에 관한 것이다.
최근, 리튬 이온 이차 전지는, 전기 자동차나 축전용 등 산업용으로 보급되기 시작하고 있다. 경량화, 공간 절약화라고 하는 관점에서, 차의 납 축전지를 리튬 이온 이차 전지로 치환하는 시장이 점점 늘어나고 있다. 리튬 이온 이차 전지를 자동차 등에 사용할 때에는, 진동이나 충격 대책을 위해 여러 가지 고정 방법이 취해지고 있다.
예를 들어 특허문헌 1에는, 단자가 버스 바에 접합된 복수의 셀 유닛을, 각 셀 유닛의 높이를 조정하여 고정시키기 위한 로드에 의해 고정하는 구성이 개시되어 있으며, 이에 의해, 단자에 응력이 발생하는 것을 방지함으로써 신뢰성, 내구성을 향상시키고 있다.
예를 들어 특허문헌 2에는, 막대 형상 부재의 단부면과 단부면의 사이에 단자판을 끼워 넣어 조전지를 고정하는 구조가 개시되어 있다.
일본 특허 공개 제2004-31122호 공보 일본 특허 공개 제2007-35311호 공보
전지 모듈에서는, 전지 셀 사이의 접속의 장기 신뢰성을 향상시킬 것이 요구되고 있다.
따라서, 본 기술의 목적은, 전지 셀 사이의 접속의 장기 신뢰성을 향상시킬 수 있는 전지 모듈과, 이것을 구비한 축전 장치, 축전 시스템, 전자 기기, 전동 차량 및 전력 시스템을 제공하는 데 있다.
상술한 과제를 해결하기 위해, 본 기술은, 적층된 복수의 전지 유닛을 적어도 포함하는 적층체와, 적층체를 관통하는 절연성 막대 형상체와, 적층체를 관통한 절연성 막대 형상체의 양단으로부터 적층체를 체결하는 체결부를 구비하고, 전지 유닛은, 복수의 전지 셀과, 양 단부면의 사이를 관통하는 제1 구멍이 형성된 연결부를 갖고, 또한 복수의 전지 셀이 유지되는 전지 지지체와, 제2 구멍이 형성되고, 또한 연결부의 양 단부면 중 한쪽 또는 다른쪽 단부면에 밀접되는 밀접부 및 전지 셀의 전극 탭에 접합되는 접합부를 포함하는 도전성 부재를 갖고, 절연성 막대 형상체가, 적층된 복수의 유닛의 제1 구멍 및 제2 구멍을 통하여, 적층 방향을 따른 직선 상에 위치하는 복수의 전지 유닛의 연결부 및 밀접부를 관통하고, 체결부에 의해 적층체가 체결되어 복수의 전지 유닛이 체결되고, 인접하는 전지 유닛의 도전성 부재의 밀접부가 서로 밀접되어, 인접하는 전지 유닛 사이가 전기적으로 접속된 전지 모듈이다.
본 기술의 축전 장치, 축전 시스템, 전자 기기, 전동 차량 및 전력 시스템은, 상술한 전지 모듈을 구비하는 것이다.
본 기술에 따르면, 전지 셀 사이의 접속의 장기 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
도 1은 전형적인 전지 모듈의 구성예를 도시하는 분해 사시도이다.
도 2는 전형적인 전지 모듈의 구성예의 일부를 확대한 사시도이다.
도 3은 인접하는 2개의 전지 유닛의 버스 바에 의한 접속 전의 상태를 확대한 사시도이다.
도 4는 전지 모듈의 구성예를 도시하는 사시도이다.
도 5는 전지 유닛의 사시도이다.
도 6의 A 내지 D는, 전지 유닛의 저면도, 정면도, 배면도, 우측면도이다.
도 7의 A는 본 기술에 사용할 수 있는 전지 셀의 외관을 도시하는 개략선도이고, B는 전지 셀의 구성을 도시하는 개략선도이고, C는 전지 셀의 외관 저면측을 도시하는 개략선도이다.
도 8의 A는 제1 버스 바의 구성예를 도시하는 사시도이고, B는 제2 버스 바의 구성예를 도시하는 사시도이다.
도 9는 전지 모듈의 전기적 구성의 개략을 도시하는 회로도이다.
도 10은 적층 및 접속되어 있는 4개의 전지 유닛을 도시하는 사시도이다.
도 11의 A는 도 10에 도시하는 4개의 전지 유닛의 전방측의 측면을 도시하는 개략선도이고, B는 도 10에 도시하는 4개의 전지 유닛의 안측의 측면을 도시하는 개략선도이다.
도 12는 전지 모듈의 구성예를 도시하는 측면도이다.
도 13은 본 기술의 제2 실시 형태에 따른 전지 모듈의 구성예의 개략을 도시하는 상면도이다.
도 14는 본 기술의 제2 실시 형태에 따른 전지 모듈의 구성예의 개략을 도시하는 단면도이다.
도 15는 전지 모듈을 구비한 축전 장치의 구성예를 도시하는 분해 사시도이다.
도 16은 본 기술의 전지 모듈의 응용예를 설명하기 위한 블록도이다.
도 17은 본 기술의 전지 모듈의 응용예를 설명하기 위한 블록도이다.
(기술적 배경)
우선, 본 기술의 이해를 용이하게 하기 위해, 본 기술의 기술적 배경에 대하여 설명한다. 복수의 전지 셀을 포함하는 전지 모듈에서는, 체적 에너지 밀도를 향상시키기 위해 전지 이외의 부품이 점유하는 체적을 줄일 필요가 있다. 이로 인해, 부품의 소형화, 부품 개수의 삭감이 요구되고 있다.
전형적인 전지 모듈에서는, 전지 셀 사이를 접속하는 버스 바끼리를 볼트로 접속하는 방법이 일반적으로 사용되고 있다. 전형적인 전지 모듈의 구성예의 개략을 설명한다. 도 1은, 전형적인 전지 모듈의 구성예를 도시하는 분해 사시도이다. 도 2는, 전형적인 전지 모듈의 구성예의 일부를 확대한 사시도이다. 도 3은, 유닛 버스 바에 의한 접속 전의 인접하는 2개의 전지 유닛의 상태를 확대한 사시도이다.
도 1 내지 도 3에 도시하는 바와 같이, 전지 모듈(200)은, 엔드 플레이트(201 및 202)의 사이에, 복수의 전지 유닛(210)으로 구성된 전지 셀군(203')이 배치된다.
전지 셀군(203')의 각 전지 유닛(210)의 일측면에는, 인접하는 전지 유닛(210) 사이를 접속하기 위한, 예를 들어 구리, 알루미늄 등을 포함하는 도전성 부재(이하, 유닛 버스 바라고 칭해짐)(214)가 설치되어 있다. 유닛 버스 바(214)는, 원하는 전지 접속을 실현하도록 복수의 전지 유닛(210)에 걸쳐 설치된다. 도 3에 도시하는 바와 같이 인접한 집전부(211)가 유닛 버스 바(214)에 의해 접속되어 있다. 유닛 버스 바(214)의 구멍에 플로팅 볼트(212)를 관통시켜 너트로 체결함으로써 유닛 버스 바(214)가 설치된다.
오삽입 방지용 커버(221)가, 전지 셀군(203')의 전방측의 측면에 대하여 피복 장비된다. 오삽입 방지용 커버(221)는, 유닛 버스 바(214)의 위치를 규정하는 것이며, 유닛 버스 바(214)의 오삽입을 방지하기 위해 설치된다.
상술한 전지 모듈(200)에서는, 볼트의 토크 관리에 의해 접속 부분의 접촉 저항을 저감시키는 방법이 일반적으로 적용되고 있다. 그러나, 버스 바의 수가 많아진 경우에는, 이에 수반하여 버스 바끼리를 접속하기 위한 볼트수도 증가하기 때문에 관리하기가 곤란하였다.
상술한 전지 모듈(200)에서는, 전지 유닛(210)을 배열하여, 유닛 버스 바(214)로 집전부(211)끼리를 접속하는 구조를 채용하고 있다. 그러나, 인접한 집전부(211)의 면의 어긋남에 의해 유닛 버스 바(214)의 안정된 면 접촉이 어렵게 되어 있었다. 또한, 유닛 버스 바(214)에서는, 대전류를 사용하기 때문에, 박육화 등에 의해 유연성을 갖게 하기가 곤란하였다.
상술한 전지 모듈(200)에서는, 조립 시에 유닛 버스 바(214)를 오삽입하면 잘못된 접속에 의해 쇼트 등의 치명적인 문제가 발생하였다. 그 방지 방법의 하나로서, 별도 부품의 오삽입 방지용 커버(221) 등을 사용하고 있었다. 그러나, 오삽입 방지용 커버(221)가 적절한 위치로부터 어긋나 있는 경우 등, 쇼트가 발생할 가능성을 배제할 수 없는 상황이었다.
상술한 전지 모듈(200)에서는, 스텃 볼트 등의 강성 구조를 채용한 경우, 진동 시에 볼트의 근원에 응력이 집중하여 볼트가 전단되는 경우가 있어, 해결책으로서 플로팅 볼트(212)를 사용하는 방법이 일반적이었다. 그러나, 이 방법을 채용한 경우에는, 구조가 복잡해져 비용 상승의 요인 중 하나로 되어 있었다.
이하, 본 기술의 실시 형태에 대하여 도면을 참조하여 설명한다. 또한, 설명은, 이하의 순서로 행한다.
1. 제1 실시 형태(전지 모듈의 제1 예)
2. 제2 실시 형태(전지 모듈의 제2 예)
3. 다른 실시 형태(변형예)
4. 응용예
또한, 이하에 설명하는 실시 형태 등은 본 기술의 적합한 구체예이며, 본 기술의 내용이 이들 실시 형태 등에 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 명세서에 기재된 효과는 어디까지나 예시이고 한정되는 것은 아니며, 또한 예시한 효과와 상이한 효과가 존재하는 것을 부정하는 것은 아니다.
1. 제1 실시 형태
(전지 모듈의 구성)
본 기술의 제1 실시 형태에 따른 전지 모듈의 구성예에 대하여 설명한다. 도 4는, 전지 모듈의 구성예를 도시하는 사시도이다.
도 4에 도시하는 바와 같이, 전지 모듈(100)은, 엔드 플레이트(101) 및 엔드 플레이트(102)의 사이에 전지 셀군(103)이 배치된 구성을 갖는다.
(엔드 플레이트)
엔드 플레이트(101) 및 엔드 플레이트(102)는, 예를 들어 알루미늄, 철 등의 금속판, 또는 이것을 형상 가공한 것 등으로 구성되어 있다. 엔드 플레이트(101) 및 엔드 플레이트(102)의 각각의 네 구석에는, 샤프트(106)를 관통시키기 위한 구멍(7)이 형성되어 있다.
(전지 셀군)
전지 셀군(103)은, 복수의 전지 셀이 각각 전지 지지체(이하, 브래킷이라고 칭함)에 수납된 전지 유닛(20)이 복수개 적층된 것이다. 제1 실시 형태에서는, 예를 들어 2개의 전지 셀이 각 브래킷(1) 내에 수납된다. 브래킷(1)은, 예를 들어 합성 수지의 성형품이다. 전지 셀군(103)은, 8개의 전지 유닛(20-1 내지 20-8)(즉, 16개의 전지 셀)이 수평 방향으로 적층된 것이다. 또한, 개개의 전지 유닛을 구별할 필요가 없을 때에는, 간단히 전지 유닛(20)이라고 칭한다. 도 4에서는 도시를 생략하지만, 전지 셀군(103)의 저면측에는, 8개의 브래킷(1)의 각각으로부터 도출되어, L자형으로 절곡된 전열 플레이트(108)가 노출되어 있다. 이 전열 플레이트(108)가 냉각 모듈(도시하지 않음)과 접촉하고, 전지 셀에서 발생하는 열을, 예를 들어 냉각 모듈 등에 전달하여 방열시키고 있다. 또한, 전열 플레이트(108) 및 냉각 모듈을 생략한 구성으로 해도 된다.
(전지 유닛)
전지 셀군(103)을 구성하는 단위인 전지 유닛(20)에 대하여 설명한다. 도 5는, 전지 유닛의 사시도이다. 도 6의 A 내지 D는, 전지 유닛의 저면도, 정면도, 배면도, 우측면도이다.
도 5 및 도 6의 A 내지 D에 도시하는 바와 같이, 전지 유닛(20)은, 2개의 전지 셀(4-1 및 4-2)과, 2개의 전지 셀(4-1 및 4-2)이 수납되는 브래킷(1)과, 전열 플레이트(2)를 구비한다. 또한, 전지 유닛(20)의 양측면의 각각에 대하여, 도전성 부재인 제1 버스 바(113) 및 제2 버스 바(114)가 설치되어 있다. 또한, 전지 셀을 개별적으로 구별할 필요가 없을 경우에는, 전지 셀(4)이라고 칭한다. 전지 셀(4)은, 예를 들어 대략 직육면체형, 편평형 등의 형상을 갖는다. 전지 셀(4)의 표면 중 가장 면적이 큰 면을 주면이라고 칭한다.
(브래킷)
브래킷(1)은, 예를 들어 절연재(합성 수지 등)를 포함한다. 브래킷(1)은, 예를 들어 합성 수지의 성형품이다. 인서트 성형에 의해, 브래킷(1)과 일체로 알루미늄 등의 금속의 전열 플레이트(2)가 형성되어 있다. 인서트 성형은, 금형 내에 매립 대상인 인서트품(여기서는, 전열 플레이트(2), 하기의 절연 칼라(8))을 장전한 후, 성형기에 수지를 주입하고, 인서트품을 용융 수지로 감싸 고화시켜, 수지와 인서트품을 일체화하는 성형 방법이다. 또한, 인서트 성형에 의해 브래킷(1)과 제1 버스 바(113) 및 제2 버스 바(114)가 일체로 형성되어 있어도 된다. 이 경우, 공간 절약화가 가능해져, 전지 용량의 향상에 기여할 수 있다. 또한, 전열 플레이트(2)를 생략한 구성으로 해도 된다.
브래킷(1)은, 대략 직육면체형의 외형을 갖고, 브래킷(1)의 우측면의 양단부의 각각에는, 연결부(9)가 돌출 설치되어 있다. 마찬가지로, 브래킷(1)의 좌측면의 양단부의 각각에는, 연결부(9)가 돌출 설치되어 있다. 이들 4개의 연결부(9)의 각각에는, 연결부(9)의 양 단부면(정면측의 면 및 배면측의 면)의 사이를 관통하는 구멍(7)이 형성되어 있다. 구멍(7)을 형성하기 위해, 연결부(9)에는 중공을 갖는 관형의 절연성 부재로서 절연 칼라(8)가 내부 설치되어 있다. 예를 들어, 절연 칼라(8)는 인서트 성형에 의해 브래킷(1)과 일체로 형성되고, 절연 칼라(8)의 중공이 연결부(9)에 형성되는 구멍(7)으로 된다. 절연 칼라(8)를 내부 설치함으로써, 환경 온도의 변화에 의한 팽창 수축 시의 영향이 적어진다. 절연 칼라(8)의 재료로서는, 예를 들어 알루미나 등의 세라믹스 등의 절연 재료를 들 수 있다.
브래킷(1)의 정면 및 배면의 각각에는, 1조의 전지 셀(4-1 및 4-2)의 각각이 수납되는 공간을 포함하는 수납부가 형성되어 있다. 예를 들어, 수납부는, 오목형으로 형성된 대략 직육면체형의 공간이다. 수납부의 깊이는, 전지 셀(4)의 주면이 돌출되지 않도록, 전지 셀(4)의 두께보다 크게 되어 있는 것이 바람직하다. 수납부의 저면은, 예를 들어 개구를 갖도록 프레임형으로 형성된 절연재(브래킷(1))에 고착된 전열 플레이트(2)를 포함한다. 1조의 수납부는, 전열 플레이트(2) 및 절연재를 포함하는 저면을 중심면으로 하여 대략 대칭으로 되도록 형성된다.
전열 플레이트(2)는, 브래킷(1)의 중앙의 개구에 위치하고, 전지 셀(4)의 부착면을 구성한다. 또한, 전열 플레이트(2)의 단부가 브래킷(1)의 외측으로 돌출되고, 브래킷(1)의 측면을 따르도록, 거의 L자형으로 절곡되어, 절곡부(2a)가 형성된다. 절곡부(2a)의 폭은, 전지 유닛(20)의 폭의 1.5배보다 약간 작게 되어 있다. 따라서, 절곡부(2a)의 선단이 전지 유닛(20)의 폭보다 돌출되어 있다. 도시는 생략하지만 전열 플레이트(2)의 절곡부(2a)가 냉각 모듈의 냉각면과 접촉된다. 냉각 모듈은, 예를 들어 수냉식 또는 공냉식의 냉각 장치 등이다.
도 6의 A 내지 D에 도시하는 예에서는, 전열 플레이트(2)의 일단부를 L자형으로 절곡하고 있다. 또한, 전열 플레이트(2)의 타단부도 마찬가지로 브래킷(1)보다 외측으로 돌출시켜 마찬가지로 L자형으로 절곡해도 된다. 또한, 선단이 양측으로 연장되는 단면 T자형 혹은 H자형으로 해도 된다.
전열 플레이트(2)에 대하여 전지 셀(4-1 및 4-2)의 주면이 브래킷(1)과 일체인 전열 플레이트(2)의 면에 대하여 밀착된다. 도시는 생략하지만, 전열 플레이트(2)와 전지 셀(4-1)의 주면의 사이에는, 열전도 점착 시트가 개재되어 있어도 된다. 마찬가지로, 전열 플레이트(2)와 전지 셀(4-2)의 주면의 사이에는, 열전도 점착 시트가 개재되어 있어도 된다.
전지 셀(4-1 및 4-2)의 각각의 양측면으로부터 정부극의 전극 탭(111)이 도출되어 있다. 전지 셀(4-1 및 4-2)의 브래킷(1)에 대한 설치 방향에 따라, 전극 탭(111)의 정부의 극성이 변화한다. 도 6의 B 및 C에 도시하는 바와 같이, 전지 셀(4-1)의 정극 탭(111a)과 전지 셀(4-2)의 부극 탭(111b)이, 브래킷(1)의 한쪽 측면측으로부터 돌출되어 있다. 전지 셀(4-1)의 부극 탭(111b)과 전지 셀(4-2)의 정극 탭(111a)이, 브래킷(1)의 다른쪽 측면측으로부터 돌출되어 있다. 또한, 정극 탭(111a)과 부극 탭(111b)을 개별적으로 구별할 필요가 없는 경우에는, 전극 탭(111)이라고 칭하고 있다.
(전지 셀의 구성)
도 7의 A는, 본 기술에 사용할 수 있는 전지 셀(4)의 외관을 도시하는 개략선도이다. 전지 셀(4)은 비수전해질 전지 등이며, 예를 들어 리튬 이온 이차 전지 등이다. 도 7의 B는, 전지 셀(4)의 구성을 도시하는 개략선도이다. 또한, 도 7은, 도 7의 A에 도시하는 전지 셀(4)의 저면 및 상면을 반전시킨 경우의 구성을 도시하고 있다. 도 7의 C는, 전지 셀(4)의 외관 저면측을 도시하는 개략선도이다. 전지 셀(4)은, 전지 소자(121)와, 전지 소자(121)를 수용하는 외장재(122)를 구비한다.
외장재(122)는, 전지 소자(121)를 수용하는 제1 외장부(122A)와, 전지 소자(121)를 덮는 덮개로서 기능하는 제2 외장부(122B)로 구성되어 있다. 외장재(122)와 전지 소자(121)가 밀착되어 있는 것이 바람직하다.
전지 소자(121)는, 대략 직사각 형상의 정극과, 이 정극과 대향하여 배치된 대략 직사각 형상의 부극이, 세퍼레이터를 개재하여 교대로 적층된 적층형 전극 구조를 갖고 있다. 또한, 전지 소자(121)로부터는, 복수매의 정극과 각각 전기적으로 접속된 정극 집전체 노출부와, 복수매의 부극과 각각 전기적으로 접속된 부극 집전체 노출부가 인출되어 있다. 정극 집전체 노출부 및 부극 집전체 노출부에는, 각각 정극 탭(111a) 및 부극 탭(111b)이 접속되어 있다.
이러한 전지 소자(121)는, 외장재(122)로 외장되어 있고, 정극 탭(111a) 및 부극 탭(111b)은, 외장재(122)의 밀봉부로부터 전지 셀(4)의 외부로 도출되어 있다. 외장재(122)는, 적어도 한쪽 면 또는 양면에 미리 딥 드로잉 가공이 실시됨으로써 오목부(123)가 형성되고, 이 오목부(123)에 전지 소자(121)가 수납된다. 도 7의 B에서는, 외장재(122)를 구성하는 제1 외장부(122A)에 오목부(123)가 형성되어 있고, 전지 소자(121)는 이 오목부(123)에 수납된다.
그리고, 제2 외장부(122B)가 오목부(123)의 개구를 덮도록 배치되고, 오목부(123)의 개구의 주위가 용착 등에 의해 접착됨으로써 밀봉된다. 정극 탭(111a) 및 부극 탭(111b)은, 대향하는 2 방향으로부터 도출되어 있다.
외장재(122)로서는, 필름형의 외장재 등을 사용할 수 있다. 필름형의 외장재로서는, 예를 들어 나일론 필름, 알루미늄박 및 폴리에틸렌 필름이 이 순서대로 접합된 알루미늄 라미네이트 필름 등과 같이, 금속박을 포함하는 금속층의 양면에 수지층을 형성한 구성을 갖는 것을 들 수 있다.
외장재(122)의 일례로서는, 예를 들어 외측 수지층/금속층/내측 수지층의 적층 구조를 갖는 것을 들 수 있다. 외장재(122)는, 예를 들어 내측 수지층이 전지 소자와 대향하도록, 2매의 직사각형의 알루미늄 라미네이트 필름의 외측 테두리부끼리 융착 또는 접착제에 의해 서로 접착된 구조를 갖고 있다. 외측 수지층 및 내측 수지층은, 각각 복수층으로 구성되어도 된다.
금속층을 구성하는 금속 재료로서는, 내투습성의 배리어막으로서의 기능을 구비하고 있으면 되며, 알루미늄(Al)박, 스테인리스(SUS)박, 니켈(Ni)박 및 도금을 실시한 철(Fe)박 등을 사용할 수 있다. 그 중에서도, 얇고 경량이며 가공성이 우수한 알루미늄박을 적합하게 사용하는 것이 바람직하다. 특히, 가공성의 점에서, 예를 들어 어닐링 처리 완료된 알루미늄 (JIS A8021P-O), (JIS A8079P-O) 또는 (JIS A1N30-O) 등을 사용하는 것이 바람직하다.
금속층의 두께는, 전형적으로는, 예를 들어 30㎛ 이상 150㎛ 이하로 하는 것이 바람직하다. 30㎛ 미만인 경우, 재료 강도가 저감하는 경향이 있다. 또한, 150㎛를 초과한 경우, 가공이 현저하게 곤란해짐과 함께, 라미네이트 필름의 두께가 증가해 버려, 비수전해질 전지의 체적 효율이 저감되는 경향이 있다.
내측 수지층은, 열로 녹아 서로 융착되는 부분이며, 폴리에틸렌(PE), 무축 연신 폴리프로필렌(CPP), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 저밀도 폴리에틸렌(LDPE), 고밀도 폴리에틸렌(HDPE), 직쇄상 저밀도 폴리에틸렌(LLDPE) 등이 사용 가능하며, 이들로부터 복수 종류 선택하여 사용하는 것도 가능하다.
외측 수지층으로서는, 외관의 미관이나 강인함, 유연성 등으로부터 폴리올레핀계 수지, 폴리아미드계 수지, 폴리이미드계 수지, 폴리에스테르 등이 사용된다. 구체적으로는, 나일론(Ny), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리에틸렌나프탈레이트(PEN), 폴리부틸렌테레프탈레이트(PBT), 폴리부틸렌나프탈레이트(PBN)가 사용되며, 이들로부터 복수 종류 선택하여 사용하는 것도 가능하다.
외장재(122)는, 상기한 적층 구조를 갖는 알루미늄 라미네이트 필름 대신에, 다른 적층 구조를 갖는 라미네이트 필름에 의해 구성되어도 되며, 폴리프로필렌 등의 고분자 필름 또는 금속 필름 등의 필름형의 외장재에 의해 구성되어도 된다.
또한, 본 기술에 적용할 수 있는 전지 셀의 구성은, 상술한 것에 한정되지 않는다. 예를 들어 세퍼레이터를 긴 띠형으로 형성하여 지그재그로 접고, 정극 및 부극을 접은 세퍼레이터의 사이에 끼워 넣음으로써 적층한 구성으로 해도 된다. 또한, 정극 탭 및 부극 탭이 설치된 권회 전극체를 필름형의 외장재의 내부에 수용한 구성으로 해도 된다.
(버스 바)
도 8의 A는, 제1 버스 바의 구성예를 도시하는 사시도이고, B는, 제2 버스 바의 구성예를 도시하는 사시도이다. 제1 버스 바(113)는, 인접하는 전지 유닛(20) 사이를 전기적으로 접속하는 구리, 알루미늄 등의 도전성 재료를 포함하는 도전성 부재이다. 제2 버스 바(114)는, 하나의 전지 유닛(20)을 구성하는 2개의 전지 셀(4) 사이를 전기적으로 접속하는 구리, 알루미늄 등을 포함하는 도전성 재료를 포함하는 도전성 부재이다.
(제1 버스 바)
도 8의 A에 도시하는 바와 같이, 제1 버스 바(113)는, 적어도 접합부(113b)와, 밀접부(113a)를 갖는 도전성 판 형상체이다. 접합부(113b)는, 외측의 면이 적어도 전지 셀(4)의 전극 탭(111)과 접합되는 부분이다. 밀접부(113a)는, 외측의 면과 반대측의 내측의 면이 브래킷(1)의 연결부(9)에 밀접됨과 함께, 외측의 면이 다른 제1 버스 바(113)의 밀접부(113a)의 외측의 면과 밀접되는 부분이다.
2개의 제1 버스 바(113)의 밀접부(113a)의 각각이 연결부(9)의 양 단부면의 각각에 밀접되고, 2개의 밀접부(113a)가 연결부(9)를 끼워 브래킷(1)에 설치된다. 밀접부(113a)에는, 연결부(9)에 형성된 구멍(7)과 대략 동일한 크기의 구멍(113c)이 형성되어 있다. 1조의 제1 버스 바(113)가 브래킷(1)에 설치된 상태에서는, 연결부(9) 및 연결부(9)를 끼운 밀접부(113a)를 샤프트(106)가 관통할 수 있도록 하기 위해, 1조의 밀접부(113a)의 구멍(113c)과 연결부(9)의 구멍(7)의 위치가 적층 방향에 따른 직선 상에 맞추어진다.
도 8의 A에 도시하는 제1 버스 바(113)의 일례는, 직사각형의 판 형상체의 길이 방향의 대략 중앙부에 단차를 갖도록 2군데 대략 직각으로 절곡된 절곡부를 갖는 도전성 판 형상체이다.
이 절곡부를 갖는 도전성 판 형상체는, 예를 들어 밀접부(113a)로서 하나의 절곡부로부터 길이 방향의 일단부에 걸친 직사각형의 평면 형상을 갖는 부분과, 접합부로서 다른 절곡부로부터 길이 방향의 타단부에 걸친 직사각형의 평면 형상을 갖는 부분과, 하나의 절곡부와 다른 절곡부의 사이의 직사각형의 평면 형상을 갖는 부분을 갖는 것이다.
(제2 버스 바)
도 8의 B에 도시하는 바와 같이, 제2 버스 바(114)는, 하나의 전지 유닛(20)을 구성하는 한쪽의 전지 셀(4-1)의 전극 탭(111)과 접합되는 제1 접합부(114a)와, 다른쪽의 전지 셀(4-2)의 전극 탭(111)과 접합되는 제2 접합부(114b)를 적어도 갖는 도전성 판 형상체이다.
도 8의 B에 도시하는 제2 버스 바(114)의 일례는, 예를 들어 저부와, 제1 접합부(114a) 및 제2 접합부(114b)로서, 저부의 양단부의 적어도 일부에 각각 세워 설치된 서로 대향하는 1조의 벽부를 포함하는 도전성 판 형상체이다.
(전지 셀 사이 및 전지 유닛 사이의 접속 구조)
복수의 전지 유닛(20)을 적층하고, 전지 셀(4)을 직렬 및/또는 병렬로 전기적으로 접속하여 전지 셀군(103)이 구성된다. 이러한 구성은, 예를 들어 고출력, 고용량의 배터리를 필요로 하는 전동 차량 등에 적용된다.
도 4에 도시한 전지 모듈(100)의 일례에서는, 도 9에 도시하는 바와 같이, 전지 유닛(20-1)은, 전지 셀(BT1) 및 전지 셀(BT2)을 포함한다. 전지 유닛(20-2)은, 전지 셀(BT3) 및 전지 셀(BT4)을 포함한다. 전지 유닛(20-3)은, 전지 셀(BT5) 및 전지 셀(BT6)을 포함한다. 전지 유닛(20-4)은, 전지 셀(BT7) 및 전지 셀(BT8)을 포함한다. 전지 유닛(20-5)은, 전지 셀(BT9) 및 전지 셀(BT10)을 포함한다. 전지 유닛(20-6)은, 전지 셀(BT11) 및 전지 셀(BT12)을 포함한다. 전지 유닛(20-7)은, 전지 셀(BT13) 및 전지 셀(BT14)을 포함한다. 전지 유닛(20-8)은, 전지 셀(BT15) 및 전지 셀(BT16)을 포함한다.
적층 방향으로 인접하는 전지 유닛(20) 사이는, 밀접부(113a)가 서로 밀접되는 1조의 제1 버스 바(113)에 의해 전기적으로 접속되고, 하나의 전지 유닛(20) 내의 1조의 전지 셀(4)은, 하나의 제2 버스 바(114)에 의해 전기적으로 접속된다. 이에 의해, 16개의 전지 셀(BT1 내지 BT16)이 직렬로 전기적으로 접속되어 전지 셀군(103)이 구성된다. 또한, 전지 셀(BT1 내지 BT16)의 접속 구성은, 이 예에 한정되는 것은 아니다.
복수의 전지 셀의 접속 구조에 대하여, 전지 셀군(103) 중 4개의 전지 유닛(20-1 내지 20-4)의 접속 구조를 예로 들어 설명한다. 또한, 전지 유닛(20-5 내지 20-8)도 마찬가지의 접속 구조를 갖고, 전지 유닛(20-4) 및 전지 유닛(20-5) 사이도 마찬가지의 접속 구조를 갖는다. 도 10은, 적층 및 접속되어 있는 4개의 전지 유닛을 도시하는 사시도이다. 도 11의 A는, 도 10에 도시하는 4개의 전지 유닛의 전방측의 측면을 도시하는 개략선도이고, 도 11의 B는, 도 10에 도시하는 4개의 전지 유닛의 안측의 측면을 도시하는 개략선도이다.
전지 유닛(20-1)의 한쪽 측면에는, 1조의 제1 버스 바(113)가 브래킷(1)을 통하여 서로 대향하도록 설치되어 있다. 한쪽의 제1 버스 바(113)의 접합부(113b)는, 전지 셀(BT1)의 부극 탭(111b)(-극)에 접합되고, (-)의 극성을 갖는 밀접부(113a)는, 전지 유닛(20-1)의 브래킷(1)의 연결부(9)의 정면측에 밀접된다. 다른쪽의 제1 버스 바(113)의 접합부(113b)는, 전지 셀(BT2)의 정극 탭(111a)(+극)에 접합되고, (+)의 극성을 갖는 밀접부(113a)는, 전지 유닛(20-1)의 브래킷(1)의 연결부(9)의 배면측에 밀접된다.
전지 유닛(20-1)의 다른쪽 측면에는, 하나의 제2 버스 바(114)가 설치되어 있다. 전지 유닛(20-1)의 제2 버스 바(114)의 제1 접합부(114a)에 대하여, 전지 셀(BT1)의 정극 탭(111a)(+극)이 접합되고, 제2 버스 바(114)의 제2 접합부(114b)에 대하여, 전지 셀(BT2)의 부극 탭(111b)(-극)이 접합된다. 이에 의해, 전지 셀(BT1)과 전지 셀(BT2)이 직렬로 접속된다.
전지 유닛(20-2)의 한쪽 측면에는, 1조의 제1 버스 바(113)가 브래킷(1)을 통하여 서로 대향하도록 설치되어 있다. 한쪽의 제1 버스 바(113)의 접합부(113b)는, 전지 셀(BT3)의 부극 탭(111b)(-극)에 접합되고, (-)의 극성을 갖는 밀접부(113a)는, 전지 유닛(20-2)의 브래킷(1)의 연결부(9)의 정면측에 밀접된다. 또한, 한쪽의 제1 버스 바(113)의 (-)의 극성을 갖는 밀접부(113a)는, 전지 유닛(20-1)에 설치된 다른쪽의 제1 버스 바의, 전지 유닛(20-1)의 브래킷(1)의 연결부(9)의 배면측에 밀접된 (+)의 극성을 갖는 밀접부(113a)와 밀접된다. 이에 의해, 전지 셀(BT2)과 전지 셀(BT3)이 직렬로 접속된다. 다른쪽의 제1 버스 바(113)의 접합부(113b)는, 전지 셀(BT4)의 정극 탭(111a)(+극)에 접합되고, (+)의 극성을 갖는 밀접부(113a)는, 전지 유닛(20-1)의 브래킷(1)의 연결부(9)의 배면측의 면에 밀접된다.
전지 유닛(20-2)의 다른쪽 측면에는, 하나의 제2 버스 바(114)가 설치되어 있다. 전지 유닛(20-2)의 제2 버스 바(114)의 제1 접합부(114a)에 대하여, 전지 셀(BT3)의 정극 탭(111a)(+극)이 접합되고, 제2 버스 바(114)의 제2 접합부(114b)에 대하여, 전지 셀(BT4)의 부극 탭(111b)(-극)이 접합된다. 이에 의해, 전지 셀(BT3)과 전지 셀(BT4)이 직렬로 접속된다.
전지 유닛(20-3)의 한쪽 측면에는, 1조의 제1 버스 바(113)가 브래킷(1)을 통하여 서로 대향하도록 설치되어 있다. 한쪽의 제1 버스 바(113)의 접합부(113b)는, 전지 셀(BT5)의 부극 탭(111b)(-극)에 접합되고, (-)의 극성을 갖는 밀접부(113a)는, 전지 유닛(20-3)의 브래킷(1)의 연결부(9)의 정면측에 밀접된다. 또한, 한쪽의 제1 버스 바(113)의 (-)의 극성을 갖는 밀접부(113a)는, 전지 유닛(20-2)에 설치된 다른쪽의 제1 버스 바의, 전지 유닛(20-2)의 브래킷(1)의 연결부(9)의 배면측에 밀접된 (+)의 극성을 갖는 밀접부(113a)와 밀접된다. 이에 의해, 전지 셀(BT4)과 전지 셀(BT5)이 직렬로 접속된다. 다른쪽의 제1 버스 바(113)의 접합부(113b)는, 전지 셀(BT6)의 정극 탭(111a)(+극)에 접합되고, (+)의 극성을 갖는 밀접부(113a)는, 전지 유닛(20-2)의 브래킷(1)의 연결부(9)의 배면측의 면에 밀접된다.
전지 유닛(20-3)의 다른쪽 측면에는, 하나의 제2 버스 바(114)가 설치되어 있다. 전지 유닛(20-3)의 제2 버스 바(114)의 제1 접합부(114a)에 대하여, 전지 셀(BT5)의 정극 탭(111a)(+극)이 접합되고, 제2 버스 바(114)의 제2 접합부(114b)에 대하여, 전지 셀(BT6)의 부극 탭(111b)(-극)이 접합된다. 이에 의해, 전지 셀(BT5)과 전지 셀(BT6)이 직렬로 접속된다.
전지 유닛(20-4)의 한쪽 측면에는, 1조의 제1 버스 바(113)가 브래킷(1)을 개재하여 서로 대향하도록 설치되어 있다. 한쪽의 제1 버스 바(113)의 접합부(113b)는, 전지 셀(BT7)의 부극 탭(111b)(-극)에 접합되고, (-)의 극성을 갖는 밀접부(113a)는, 전지 유닛(20-4)의 브래킷(1)의 연결부(9)의 정면측에 밀접된다. 또한, 한쪽의 제1 버스 바(113)의 (-)의 극성을 갖는 밀접부(113a)는, 전지 유닛(20-3)에 설치된 다른쪽의 제1 버스 바의, 전지 유닛(20-3)의 브래킷(1)의 연결부(9)의 배면측에 밀접된 (+)의 극성을 갖는 밀접부(113a)와 밀접된다. 이에 의해, 전지 셀(BT6)과 전지 셀(BT7)이 직렬로 접속된다. 다른쪽의 제1 버스 바(113)의 접합부(113b)는, 전지 셀(BT8)의 정극 탭(111a)(+극)에 접합되고, (+)의 극성을 갖는 밀접부(113a)는, 전지 유닛(20-3)의 브래킷(1)의 연결부(9)의 배면측의 면에 밀접된다.
전지 유닛(20-4)의 다른쪽 측면에는, 하나의 제2 버스 바(114)가 설치되어 있다. 전지 유닛(20-4)의 제2 버스 바(114)의 제1 접합부(114a)에 대하여, 전지 셀(BT7)의 정극 탭(111a)(+극)이 접합되고, 제2 버스 바(114)의 제2 접합부(114b)에 대하여, 전지 셀(BT8)의 부극 탭(111b)(-극)이 접합된다. 이에 의해, 전지 셀(BT7)과 전지 셀(BT8)이 직렬로 접속된다.
(복수의 전지 유닛의 고정)
도 12는, 전지 모듈의 구성예의 개략을 도시하는 측면도이다. 수평 방향으로 적층된 적층체를 구성하는 엔드 플레이트(101) 및 엔드 플레이트(102)와, 전지 셀군(103)을 구성하는 적층된 복수의 전지 유닛(20-1 내지 20-8)이, 체결 부재인 샤프트(106) 및 너트(107)에 의해 체결됨으로써 체결된다. 도 12에 도시하는 바와 같이, 엔드 플레이트(101) 및 엔드 플레이트(102)와, 전지 셀군(103)의 네 구석에 형성된 구멍의 각각에 샤프트(106)를 통과시켜, 네 구석을 관통한 샤프트(106)의 양단부로부터 너트(107)로 체결함으로써, 전지 셀군(103)을 구성하는 적층된 복수의 전지 유닛(20-1 내지 20-8)이 체결된다. 이에 의해, 복수의 전지 유닛(20-1 내지 20-8)은 일체적으로 고정된다. 또한, 네 구석 중 한 구석을 관통하는 하나의 샤프트(106)가, 복수의 전지 유닛(20-1 내지 20-8)의 연결부(9)의 양 단부면의 사이를 관통하는 구멍(7), 및 밀접부(113a)의 구멍(113c)을 통하여, 적층 방향을 따른 직선 상에 위치하는 복수의 전지 유닛의 연결부(9) 및 연결부(9)를 파지하는 밀접부(113a), 엔드 플레이트(101) 및 엔드 플레이트(102)를 관통한다.
본 기술의 전지 모듈(100)에서는, 인접하는 전지 유닛(20)의 제1 버스 바(113)의 밀접부(113a)가 적층 방향을 따른 직선 상에 위치하고, 이들 밀접부(113a)가 서로 면 접촉함으로써, 버스 바끼리의 안정된 면 접촉을 실현할 수 있다. 이에 반해, 전형적인 전지 모듈(예를 들어, 상술한 도 1에 도시하는 전지 모듈(200))에서는, 전지 유닛(210)을 배열하여 유닛 버스 바(214)로 집전부(211)끼리를 접속하는 경우, 인접한 집전부(211)의 면의 어긋남에 의해 유닛 버스 바(214)의 안정된 면 접촉이 어렵게 되어 있었다. 또한, 유닛 버스 바(214)에는 대전류를 사용하기 때문에, 박육화 등에 의해 유연성을 갖게 하기가 곤란하였다.
본 기술의 전지 모듈에서는, 적층된 복수의 전지 유닛(20)에 형성된 구멍에 샤프트(106)를 통과시켜, 적층된 복수의 전지 유닛(20)을 관통한 샤프트(106)의 양단부를 너트(107)로 체결함으로써, 적층된 복수의 전지 유닛(20)을 체결한다. 이에 의해, 인접하는 전지 유닛(20)의 버스 바끼리의 밀접면에 대하여, 균등하게 체결하는 힘을 가할 수 있다. 이에 의해, 셀 밸런스가 무너지는 요인의 하나인 접촉 저항의 변동을 억제할 수 있다. 이에 반해, 도 1에 도시하는 바와 같은 전형적인 전지 모듈(200)에서는, 전지 유닛(20) 사이를 접속하는 복수의 유닛 버스 바(214)의 각각을 개별적으로 체결하기 때문에, 체결력의 변동이 접촉 저항의 변동으로 이어져, 셀 밸런스가 무너지는 요인의 하나로 되어 있다. 또한, 샤프트(106)에 발생하는 축력을 규정하여 관리함으로써, 유닛 버스 바(214)의 접촉 저항의 일괄 관리가 가능하게 되고, 유닛 버스 바(214)끼리를 일정한 압력으로 면 접촉한 상태로 고정함으로써 장기간의 유닛 버스 바(214) 사이의 도통을 확보할 수 있다. 그 결과, 전지 셀(4) 사이의 접속의 장기 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
(샤프트)
샤프트(106)로서는, 예를 들어 금속 재료를 포함하는 막대를 적어도 1층 이상의 절연층으로 피복한 막대 형상체 등의 절연성 막대 형상체를 사용할 수 있다. 샤프트(106)의 양단부에는, 체결부인 너트(107) 등이 비틀어 넣어지는 나사부 등이 설치되어 있다. 절연층으로서는 절연성 수지층 등을 들 수 있다. 샤프트(106)로서는, 금속 재료를 포함하는 막대를 2층 이상의 절연층으로 피복한, 2층 이상의 절연층을 갖는 막대 형상체가 바람직하다. 진동, 충격 등에 의해 절연층이 파괴되는 것을 억제할 수 있기 때문이다. 2층 이상의 절연층을 갖는 막대 형상체의 일례로서는, 금속봉과, 금속봉을 피복하는 제1 절연층과, 제1 절연층을 추가로 피복하는 제2 절연층을 구비하는 2층의 절연층을 갖는 막대 형상체 등을 들 수 있다. 2층의 절연층을 갖는 막대 형상체로서는, 예를 들어 금속봉에 대하여 절연재를 도포함으로써 형성한 도포 절연막과, 도포 절연막을 피복하는 튜브형의 절연재를 갖는 막대 형상체 등을 들 수 있다. 또한, 너트(107)는 절연성을 갖는 것이면 바람직하다. 이러한 너트(107)로서는, 금속을 절연 재료로 피복하여 형성한 너트 등을 들 수 있다.
2. 제2 실시 형태
본 기술의 제2 실시 형태에 따른 전지 모듈의 구성예에 대하여 설명한다. 도 13은, 본 기술의 제2 실시 형태에 따른 전지 모듈의 구성예의 개략을 도시하는 상면도이다. 도 14는, 본 기술의 제2 실시 형태에 따른 전지 모듈의 구성예의 개략을 도시하는 단면도이다.
도 13 및 도 14에 도시하는 바와 같이, 전지 모듈(100')은 전지 셀군(103')을 구비한다. 전지 셀군(103')은 8개의 전지 유닛(20-1' 내지 20-8')(즉, 16개의 전지 셀)이 적층된 것이다. 또한, 개개의 전지 유닛을 구별할 필요가 없을 때에는, 간단히 전지 유닛(20')이라고 칭한다.
브래킷(1')은, 연결부(9) 대신에 이하의 구성을 갖는 점 이외에는 제1 실시 형태의 브래킷(1)과 마찬가지이다. 브래킷(1')의 양측 단부의 중앙의 각각에는, 브래킷(1')을 두께 방향으로 샤프트(106)가 관통하는 구멍이 형성되어 있다. 구멍을 형성하기 위해, 도통 칼라(119) 또는 절연 칼라(118)가 인서트 성형에 의해 브래킷(1)과 일체로 형성되어 있다. 도통 칼라(119)는, 중공을 갖는 관형의 도전성 부재이다. 절연 칼라(118)는, 제1 실시 형태의 절연 칼라(8)와 마찬가지이다.
본 기술의 제2 실시 형태에 따른 전지 모듈(100')에서는, 전지 셀(4) 사이를 접속하는 부품인 도통 칼라(119)를 브래킷(1')에 인서트 성형함으로써 공간 절약이 되고, 전지 모듈에 대한 전지 용량의 향상이 가능하게 된다. 이에 반해, 도 1에 도시한 전형적인 전지 모듈(200)에서는, 접속에 필요한 부품을 별도 부품으로서 볼트 등으로 체결하고 있어, 부품 개수가 많아져 버린다.
(전지 셀)
전지 셀(4)은, 전극 탭(111)에 구멍이 형성된 구성을 갖는 것 이외에는 제1 실시 형태에서 설명한 전지 셀(4)과 마찬가지이다.
(전지 셀 사이 및 전지 유닛 사이의 접속 구조)
복수의 전지 유닛(20')을 적층하고, 전지 셀(4)을 직렬 및/또는 병렬로 전기적으로 접속하여 전지 셀군(103')이 구성된다.
본 기술의 제2 실시 형태에 따른 전지 유닛(20')의 일례에서는, 16개의 전지 셀(BT1 내지 BT16)을 직렬로 전기적으로 접속하여 전지 셀군(103')이 구성된다. 또한, 전지 셀(BT1 내지 BT16)의 접속 구성은, 이 예에 한정되는 것은 아니다.
복수의 전지 셀(4)의 접속 구조에 대하여, 전지 셀군(103') 중 4개의 전지 유닛(20-1' 내지 20-4')의 접속 구조를 예로 들어 설명한다. 또한, 전지 유닛(20-5' 내지 20-8')도 마찬가지의 접속 구조를 갖고, 전지 유닛(20-4')과 전지 유닛(20-5') 사이의 접속도 마찬가지의 접속 구조를 갖는다.
전지 셀군(103')에서는, 전지 유닛(20') 사이가 도통 칼라(119)에 의해 접속되고, 마찬가지로 전지 유닛 내의 2개의 전지 셀(4)도 도통 칼라(119)에 의해 접속된다. 이에 의해, 전지 셀군(103')에 포함되는 전지 셀(BT1) 내지 전지 셀(BT16)이 직렬로 전기적으로 접속되어 있다. 또한, 제1 실시 형태와 마찬가지로, 각 전지 유닛(20')에는 2개의 전지 셀(4)이 수납되어 있다. 즉, 전지 유닛(20-1')은, 전지 셀(BT1) 및 전지 셀(BT2)을 포함한다. 전지 유닛(20-2')은, 전지 셀(BT3) 및 전지 셀(BT4)을 포함한다. 전지 유닛(20-3')은, 전지 셀(BT5) 및 전지 셀(BT6)을 포함한다. 전지 유닛(20-4')은, 전지 셀(BT7) 및 전지 셀(BT8)을 포함한다. 전지 유닛(20-5')은, 전지 셀(BT9) 및 전지 셀(BT10)을 포함한다. 전지 유닛(20-6')은, 전지 셀(BT11) 및 전지 셀(BT12)을 포함한다. 전지 유닛(20-7')은, 전지 셀(BT13) 및 전지 셀(BT14)을 포함한다. 전지 유닛(20-8')은, 전지 셀(BT15) 및 전지 셀(BT16)을 포함한다.
전지 유닛(20-1')의 일측 단부의 대략 중앙부에는, 브래킷(1') 내에 내부 설치된 절연 칼라(118)의 양 단부면이 노출되어 있다. 전지 유닛(20-1')의 타측 단부의 대략 중앙부에는, 브래킷(1') 내에 내부 설치된 도통 칼라(119)의 양 단부면이 노출되어 있다. 전지 유닛(20-1')의 노출된 절연 칼라(118)의 일단부면에 대하여, 전지 셀(BT1)의 부극 탭(111b)(-극)이 밀접되고, 노출된 절연 칼라(118)의 타단부면에 대하여, 전지 셀(BT2)의 정극 탭(111a)(+극)이 밀접된다. 전지 유닛(20-1')의 노출된 도통 칼라(119)의 일단부면에 대하여, 전지 셀(BT1)의 정극 탭(111a)(+극)이 밀접되고, 도통 칼라(119)의 타단부면에 대하여, 전지 셀(BT2)의 부극 탭(111b)(-극)이 밀접된다. 이에 의해, 전지 셀(BT1)과 전지 셀(BT2)이 직렬로 접속된다.
전지 유닛(20-1')에 포함되는 전지 셀(BT2)의 정극 탭(111a)(+극)과, 전지 유닛(20-2')에 포함되는 전지 셀(BT3)의 부극 탭(111b)(-극)의 사이에는, 도통 칼라(119)가 끼워 설치되어 있다. 전지 유닛(20-1')에 포함되는 전지 셀(BT2)의 부극 탭(111b)(-극)과, 전지 유닛(20-2')에 포함되는 전지 셀(BT3)의 정극 탭(111a)(+극)의 사이에는, 절연 칼라(118)가 끼워 설치되어 있다.
전지 셀(BT2)과 전지 셀(BT3)의 사이에 끼워 설치된 도통 칼라(119)의 일단부면에 대하여, 전지 셀(BT2)의 정극 탭(111a)(+극)이 밀접되고, 도통 칼라(119)의 타단부면에, 전지 셀(BT3)의 부극 탭(111b)(-극)이 밀접된다. 이에 의해, 전지 셀(BT2)과 전지 셀(BT3)이 직렬로 접속된다.
전지 유닛(20-2')의 일측 단부의 대략 중앙부에는, 브래킷(1') 내에 내부 설치된 절연 칼라(118)의 양 단부면이 노출되어 있다. 전지 유닛(20-2')의 타측 단부의 대략 중앙부에는, 브래킷(1') 내에 내부 설치된 도통 칼라(119)의 양 단부면이 노출되어 있다. 전지 유닛(20-2')의 노출된 절연 칼라(118)의 일단부면에 대하여, 전지 셀(BT3)의 부극 탭(111b)(-극)이 밀접되고, 노출된 절연 칼라(118)의 타단부면에 대하여, 전지 셀(BT4)의 정극 탭(111a)(+극)이 밀접된다. 전지 유닛(20-2')의 노출된 도통 칼라(119)의 일단부면에 대하여, 전지 셀(BT3)의 정극 탭(111a)(+극)이 밀접되고, 도통 칼라(119)의 타단부면에 대하여, 전지 셀(BT4)의 부극 탭(111b)(-극)이 밀접된다. 이에 의해, 전지 셀(BT3)과 전지 셀(BT4)이 직렬로 접속된다.
전지 유닛(20-2')에 포함되는 전지 셀(BT4)의 정극 탭(111a)(+극)과, 전지 유닛(20-3')에 포함되는 전지 셀(BT5)의 부극 탭(111b)(-극)의 사이에는, 도통 칼라(119)가 끼워 설치되어 있다. 전지 유닛(20-2')에 포함되는 전지 셀(BT4)의 부극 탭(111b)(-극)과, 전지 유닛(20-3')에 포함되는 전지 셀(BT5)의 정극 탭(111a)(+극)의 사이에는, 절연 칼라(118)가 끼워 설치되어 있다.
전지 셀(BT4)과 전지 셀(BT5)의 사이에 끼워 설치된 도통 칼라(119)의 일단부면에 대하여, 전지 셀(BT4)의 정극 탭(111a)(+극)이 밀접되고, 도통 칼라(119)의 타단부면에, 전지 셀(BT5)의 부극 탭(111b)(-극)이 밀접된다. 이에 의해, 전지 셀(BT4)과 전지 셀(BT5)이 직렬로 접속된다.
전지 유닛(20-3')의 일측 단부의 대략 중앙부에는, 브래킷(1') 내에 내부 설치된 절연 칼라(118)의 양 단부면이 노출되어 있다. 전지 유닛(20-3')의 타측 단부의 대략 중앙부에는, 브래킷(1') 내에 내부 설치된 도통 칼라(119)의 양 단부면이 노출되어 있다. 전지 유닛(20-3')의 노출된 절연 칼라(118)의 일단부면에 대하여, 전지 셀(BT5)의 부극 탭(111b)(-극)이 밀접되고, 노출된 절연 칼라(118)의 타단부면에 대하여, 전지 셀(BT6)의 정극 탭(111a)(+극)이 밀접된다. 전지 유닛(20-3')의 노출된 도통 칼라(119)의 일단부면에 대하여, 전지 셀(BT5)의 정극 탭(111a)(+극)이 밀접되고, 도통 칼라(119)의 타단부면에 대하여, 전지 셀(BT6)의 부극 탭(111b)(-극)이 밀접된다. 이에 의해, 전지 셀(BT5)과 전지 셀(BT6)이 직렬로 접속된다.
전지 유닛(20-3')에 포함되는 전지 셀(BT6)의 정극 탭(111a)(+극)과, 전지 유닛(20-4')에 포함되는 전지 셀(BT7)의 부극 탭(111b)(-극)의 사이에는, 도통 칼라(119)가 끼워 설치되어 있다. 전지 유닛(20-3')에 포함되는 전지 셀(BT6)의 부극 탭(111b)(-극)과, 전지 유닛(20-4')에 포함되는 전지 셀(BT7)의 정극 탭(111a)(+극)의 사이에는, 절연 칼라(118)가 끼워 설치되어 있다.
전지 셀(BT6)과 전지 셀(BT7)의 사이에 끼워 설치된 도통 칼라(119)의 일단부면에 대하여, 전지 셀(BT6)의 정극 탭(111a)(+극)이 밀접되고, 도통 칼라(119)의 타단부면에, 전지 셀(BT7)의 부극 탭(111b)(-극)이 밀접된다. 이에 의해, 전지 셀(BT6)과 전지 셀(BT7)이 직렬로 접속된다.
전지 유닛(20-4')의 일측 단부의 대략 중앙부에는, 브래킷(1') 내에 내부 설치된 절연 칼라(118)의 양 단부면이 노출되어 있다. 전지 유닛(20-4')의 타측 단부의 대략 중앙부에는, 브래킷(1') 내에 내부 설치된 도통 칼라(119)의 양 단부면이 노출되어 있다. 전지 유닛(20-4')의 노출된 절연 칼라(118)의 일단부면에 대하여, 전지 셀(BT7)의 부극 탭(111b)(-극)이 밀접되고, 노출된 절연 칼라(118)의 타단부면에 대하여, 전지 셀(BT8)의 정극 탭(111a)(+극)이 밀접된다. 전지 유닛(20-4')의 노출된 도통 칼라(119)의 일단부면에 대하여, 전지 셀(BT7)의 정극 탭(111a)(+극)이 밀접되고, 도통 칼라(119)의 타단부면에 대하여, 전지 셀(BT8)의 부극 탭(111b)(-극)이 밀접된다. 이에 의해, 전지 셀(BT7)과 전지 셀(BT8)이 직렬로 접속된다.
(복수의 전지 유닛의 고정)
전지 셀군(103')의 양측 단부의 대략 중앙부의 형성된 구멍의 각각에, 샤프트(106)를 통과시키고, 적층된 복수의 전지 유닛(20')을 관통하는 샤프트(106)의 양단부로부터 너트(107)로 체결함으로써, 전지 셀군(103')을 구성하는 적층된 복수의 전지 유닛(20-1' 내지 20-8')이 체결된다. 또한, 제1 실시 형태와 마찬가지로, 엔드 플레이트(101) 및 엔드 플레이트(102)의 사이에 전지 셀군(103')을 배치하여, 이들을 체결한 구성으로 해도 된다.
3. 다른 실시 형태
본 기술은, 상술한 본 기술의 실시 형태에 한정되는 것은 아니며, 본 기술의 요지를 일탈하지 않는 범위 내에서 여러 가지 변형이나 응용이 가능하다
예를 들어, 상술한 실시 형태에 있어서 예시한 수치, 구조, 형상, 재료, 원료, 제조 프로세스 등은 어디까지나 예시에 지나지 않으며, 필요에 따라 이들과 상이한 수치, 구조, 형상, 재료, 원료, 제조 프로세스 등을 사용해도 된다.
또한, 상술한 실시 형태의 구성, 방법, 공정, 형상, 재료 및 수치 등은, 본 기술의 주지를 일탈하지 않는 한, 서로 조합하는 것이 가능하다.
본 기술은, 이하의 구성을 취할 수 있다.
[1] 적층된 복수의 전지 유닛을 적어도 포함하는 적층체와,
해당 적층체를 관통하는 절연성 막대 형상체와,
상기 적층체를 관통한 해당 절연성 막대 형상체의 양단으로부터 상기 적층체를 체결하는 체결부를 구비하고,
상기 전지 유닛은, 복수의 전지 셀과,
양 단부면의 사이를 관통하는 제1 구멍이 형성된 연결부를 갖고, 또한 상기 복수의 전지 셀이 유지되는 전지 지지체와,
제2 구멍이 형성되고, 또한 상기 연결부의 상기 양 단부면 중 한쪽 또는 다른쪽 단부면에 밀접되는 밀접부 및 상기 전지 셀의 전극 탭에 접합되는 접합부를 포함하는 도전성 부재를 갖고,
상기 절연성 막대 형상체가, 적층된 상기 복수의 유닛의 상기 제1 구멍 및 상기 제2 구멍을 통하여, 적층 방향을 따른 직선 상에 위치하는 상기 복수의 전지 유닛의 상기 연결부 및 상기 밀접부를 관통하고, 상기 체결부에 의해 상기 적층체가 체결되어 상기 복수의 전지 유닛이 체결되고, 인접하는 상기 전지 유닛의 상기 도전성 부재의 상기 밀접부가 서로 밀접되어, 인접하는 상기 전지 유닛 사이가 전기적으로 접속된 전지 모듈.
[2] 상기 전지 유닛은, 상기 도전성 부재를 2개 구비하고,
한쪽 도전성 부재의 상기 밀접부를 상기 연결부의 상기 양 단부면 중 한쪽 단부면에 밀접시키고, 다른쪽 도전성 부재의 상기 밀접부를 상기 연결부의 상기 양 단부면 중 다른쪽 단부면에 밀접시켜, 상기 2개의 도전성 부재의 상기 밀접부로 상기 연결부를 파지하는 [1]에 기재된 전지 모듈.
[3] 상기 전지 지지체에 대하여 상기 도전성 부재가 인서트 성형된 [1] 내지 [2] 중 어느 하나에 기재된 전지 모듈.
[4] 상기 전지 지지체는, 상기 연결부에 내부 설치된, 상기 제1 구멍을 형성하는 중공을 갖는 관형의 절연성 부재를 추가로 갖는 [1] 내지 [3] 중 어느 하나에 기재된 전지 모듈.
[5] 상기 전지 지지체에 대하여, 상기 절연성 부재가 인서트 성형된 [4]에 기재된 전지 모듈.
[6] 상기 도전성 부재는 도전성 판 형상체인 [1] 내지 [5] 중 어느 하나에 기재된 전지 모듈.
[7] 상기 절연성 막대 형상체는, 금속 재료를 포함하는 막대를 2층 이상의 절연층으로 피복한 막대 형상체인 [1] 내지 [6] 중 어느 하나에 기재된 전지 모듈.
[8] 상기 절연성 막대 형상체는, 금속 재료를 포함하는 막대와, 해당 금속 재료를 포함하는 막대를 피복하는 제1 절연층과, 해당 제1 절연층을 추가로 피복하는 제2 절연층을 구비하고,
상기 제1 절연층은 절연막이고,
상기 제2 절연층은 튜브형의 절연재인 [1] 내지 [7] 중 어느 하나에 기재된 전지 모듈.
[9] 상기 절연성 막대 형상체는, 양단부에 나사부를 갖고,
상기 체결부는, 상기 나사부에 비틀어 넣어지는 너트인 [1] 내지 [8] 중 어느 하나에 기재된 전지 모듈.
[10] 상기 적층체는, 제3 구멍을 갖는 엔드 플레이트를 2개 추가로 포함하고,
상기 2개의 엔드 플레이트의 사이에, 상기 복수의 전지 유닛이 배치되고,
상기 절연성 막대 형상체가, 상기 2개의 엔드 플레이트의 제3 구멍을 통하여 상기 2개의 엔드 플레이트를 관통하는 [1] 내지 [9] 중 어느 하나에 기재된 전지 모듈.
[11] 상기 전지 지지체는, 대략 직육면체형의 외형을 갖고, 일측면의 양단부의 각각에 상기 연결부가 돌출 설치되고, 타측면의 양단부의 각각에 상기 연결부가 돌출 설치된 [1] 내지 [10] 중 어느 하나에 기재된 전지 모듈.
[12] [1] 내지 [11] 중 어느 하나에 기재된 전지 모듈을 구비한 축전 장치.
[13] [1] 내지 [11] 중 어느 하나에 기재된 전지 모듈이 재생 가능 에너지로부터 발전을 행하는 발전 장치에 의해 충전되는 축전 시스템.
[14] [1] 내지 [11] 중 어느 하나에 기재된 전지 모듈을 갖고, 상기 전지 모듈에 접속되는 전자 기기에 전력을 공급하는 축전 시스템.
[15] [1] 내지 [11] 중 어느 하나에 기재된 전지 모듈로부터, 전력의 공급을 받는 전자 기기.
[16] [1] 내지 [11] 중 어느 하나에 기재된 전지 모듈로부터, 전력의 공급을 받아 차량의 구동력으로 변환하는 변환 장치와, 상기 전지 모듈에 관한 정보에 기초하여 차량 제어에 관한 정보 처리를 행하는 제어 장치를 갖는 전동 차량.
[17] 다른 기기와 네트워크를 통하여 신호를 송수신하는 전력 정보 송수신 부를 구비하고,
상기 전력 정보 송수신부가 수신한 정보에 기초하여, [1] 내지 [11] 중 어느 하나에 기재된 전지 모듈의 충방전 제어를 행하는 전력 시스템.
[18] [1] 내지 [11] 중 어느 하나에 기재된 전지 모듈로부터 전력의 공급을 받거나, 또는 발전 장치 또는 전력망으로부터 상기 전지 모듈에 전력을 공급하는 전력 시스템.
4. 응용예
이하, 전지 모듈의 응용예에 대하여 설명한다. 또한, 전지 모듈의 응용예는, 이하에 설명하는 응용예에 한정되지는 않는다.
상술한 본 기술의 전지 모듈은, 예를 들어 전자 기기나 전동 차량 등의 기기에 탑재 또는 전력을 공급하기 위해 사용할 수 있다. 본 기술은, 상술한 전지 모듈이 재생 가능 에너지로부터 발전을 행하는 발전 장치에 의해 충전되는 축전 시스템이다. 본 기술은, 상술한 전지 모듈을 갖고, 전지 모듈에 접속되는 전자 기기에 전력을 공급하는 축전 시스템이다. 본 기술은, 상술한 전지 모듈로부터, 전력의 공급을 받는 전자 기기이다. 이들 전자 기기 및 전력 시스템은, 예를 들어 주택의 전력 공급 시스템으로서 실시된다. 또한, 외부의 전력 공급망과 협동하여 전력의 효율적인 공급을 도모하는 시스템으로서 실시된다. 또한, 본 기술은, 상술한 전지 모듈로부터, 전력의 공급을 받아 차량의 구동력으로 변환하는 변환 장치와, 전지 모듈에 관한 정보에 기초하여 차량 제어에 관한 정보 처리를 행하는 제어 장치를 갖는 전동 차량이다. 본 기술은, 다른 기기와 네트워크를 통하여 신호를 송수신하는 전력 정보 송수신부를 구비하고, 전력 정보 송수신부가 수신한 정보에 기초하여, 상술한 전지 모듈의 충방전 제어를 행하는 전력 시스템이다. 본 기술은, 상술한 전지 모듈로부터 전력의 공급을 받거나, 또는 발전 장치 또는 전력망으로부터 전지 모듈에 전력을 공급하는 전력 시스템이다.
전자 기기로서, 예를 들어 노트북 컴퓨터, 비디오 무비, 디지털 스틸 카메라, 전자 서적, 게임기, 내비게이션 시스템, 전동 공구, 냉장고, 에어컨, 텔레비전, 스테레오, 온수기, 전자 레인지, 식기 세척기, 세탁기, 건조기, 조명 기기, 의료 기기, 로봇, 로드 컨디셔너, 신호기 등을 들 수 있다.
또한, 전동 차량으로서는 철도 차량, 골프 카트, 전동 카트, 전기 자동차(하이브리드 자동차를 포함함) 등을 들 수 있으며, 이들 구동용 전원 또는 보조용 전원으로서 사용된다.
「응용예로서의 축전 장치의 예」
전지 모듈을 구비한 축전 장치의 일례로서는, 예를 들어 도 15에 도시하는 구성의 축전 장치 등을 들 수 있다. 도 15에 도시하는 바와 같이, 축전 장치(150)의 외장 케이스(131) 내에는, 전지 모듈(100)과, 전지 모듈(100)의 충방전 등을 제어하기 위한 제어 회로 블록 등이 탑재된 회로 기판(132) 등이 수용되어 있다.
「응용예로서의 주택에서의 축전 시스템」
본 기술을 주택용 축전 시스템에 적용한 예에 대하여, 도 16을 참조하여 설명한다. 예를 들어 주택(301)용 축전 시스템(300)에 있어서는, 화력 발전(302a), 원자력 발전(302b), 수력 발전(302c) 등의 집중형 전력 계통(302)으로부터 전력망(309), 정보망(312), 스마트 미터(307), 파워 허브(308) 등을 통하여, 전력이 축전 장치(303)에 공급된다. 이와 함께, 발전 장치(304) 등의 독립 전원으로부터 전력이 축전 장치(303)에 공급된다. 축전 장치(303)에 공급된 전력이 축전된다. 축전 장치(303)를 사용하여, 주택(301)에서 사용하는 전력이 급전된다. 주택(301)에 한하지 않고 빌딩에 관해서도 마찬가지의 축전 시스템을 사용할 수 있다.
주택(301)에는, 발전 장치(304), 전력 소비 장치(305), 축전 장치(303), 각 장치를 제어하는 제어 장치(310), 스마트 미터(307), 각종 정보를 취득하는 센서(311)가 설치되어 있다. 각 장치는, 전력망(309) 및 정보망(312)에 의해 접속되어 있다. 발전 장치(304)로서, 태양 전지, 연료 전지 등이 이용되고, 발전한 전력이 전력 소비 장치(305) 및/또는 축전 장치(303)에 공급된다. 전력 소비 장치(305)는, 냉장고(305a), 공조 장치(에어컨)(305b), 텔레비전 수신기(텔레비전)(305c), 욕조(305d) 등이다. 또한, 전력 소비 장치(305)에는, 전동 차량(306)이 포함된다. 전동 차량(306)은, 전기 자동차(306a), 하이브리드 카 (306b), 전기 바이크(306c)이다.
축전 장치(303)에 대하여, 상술한 본 기술의 전지 모듈이 적용된다. 축전 장치(303)는, 이차 전지 또는 캐패시터로 구성되어 있다. 예를 들어, 리튬 이온 전지에 의해 구성되어 있다. 리튬 이온 전지는, 정치형이어도 되고, 전동 차량(306)에서 사용되는 것이어도 된다. 스마트 미터(307)는, 상용 전력의 사용량을 측정하고, 측정된 사용량을 전력 회사에 송신하는 기능을 구비하고 있다. 전력망(309)은, 직류 급전, 교류 급전, 비접촉 급전 중 어느 하나 또는 복수를 조합해도 된다.
각종 센서(311)는, 예를 들어 인체 감지 센서, 조도 센서, 물체 검지 센서, 소비 전력 센서, 진동 센서, 접촉 센서, 온도 센서, 적외선 센서 등이다. 각종 센서(311)에 의해 취득된 정보는, 제어 장치(310)에 송신된다. 센서(311)로부터의 정보에 의해, 기상 상태, 인체 상태 등이 파악되어 전력 소비 장치(305)를 자동적으로 제어하여 에너지 소비를 최소로 할 수 있다. 또한, 제어 장치(310)는, 주택(301)에 관한 정보를 인터넷을 통하여 외부의 전력 회사 등에 송신할 수 있다.
파워 허브(308)에 의해, 전력선의 분기, 직류 교류 변환 등의 처리가 이루어진다. 제어 장치(310)와 접속되는 정보망(312)의 통신 방식으로서는, UART(Universal Asynchronous Receiver-Transceiver: 비동기 시리얼 통신용 송수신 회로) 등의 통신 인터페이스를 사용하는 방법, Bluetooth, ZigBee, Wi-Fi 등의 무선 통신 규격에 의한 센서 네트워크를 이용하는 방법이 있다. Bluetooth 방식은, 멀티미디어 통신에 적용되며, 1대다 접속의 통신을 행할 수 있다. ZigBee는, IEEE(Institute of Electrical and Electronics Engineers)802.15.4의 물리층을 사용하는 것이다. IEEE802.15.4는, PAN(Personal Area Network) 또는 W(Wireless) PAN이라고 불리는 단거리 무선 네트워크 규격의 명칭이다.
제어 장치(310)는, 외부의 서버(313)와 접속되어 있다. 이 서버(313)는, 주택(301), 전력 회사, 서비스 프로바이더 중 어느 하나에 의해 관리되어도 된다. 서버(313)가 송수신하는 정보는, 예를 들어 소비 전력 정보, 생활 패턴 정보, 전력 요금, 날씨 정보, 천재 정보, 전력 거래에 관한 정보이다. 이들 정보는, 가정 내의 전력 소비 장치(예를 들어 텔레비전 수신기)로부터 송수신해도 되지만, 가정 밖의 장치(예를 들어, 휴대 전화기 등)로부터 송수신해도 된다. 이들 정보는 표시 기능을 갖는 기기, 예를 들어 텔레비전 수신기, 휴대 전화기, PDA(Personal Digital Assistants) 등에 표시되어도 된다.
각 부를 제어하는 제어 장치(310)는, CPU(Central Processing Unit), RAM(Random Access Memory), ROM(Read Only Memory) 등으로 구성되며, 이 예에서는 축전 장치(303)에 저장되어 있다. 제어 장치(310)는, 축전 장치(303), 발전 장치(304), 전력 소비 장치(305), 각종 센서(311), 서버(313)와 정보망(312)에 의해 접속되며, 예를 들어 상용 전력의 사용량과 발전량을 조정하는 기능을 갖고 있다. 또한, 그 밖에도 전력 시장에서 전력 거래를 행하는 기능 등을 구비하고 있어도 된다.
이상과 같이, 전력이 화력 발전(302a), 원자력 발전(302b), 수력 발전(302c) 등의 집중형 전력 계통(302)뿐만 아니라, 발전 장치(304)(태양광 발전, 풍력 발전)의 발전 전력을 축전 장치(303)에 축적할 수 있다. 따라서, 발전 장치(304)의 발전 전력이 변동되어도, 외부에 송출하는 전력량을 일정하게 하거나, 또는 필요한 만큼 방전하는 등의 제어를 행할 수 있다. 예를 들어, 태양광 발전에서 얻어진 전력을 축전 장치(303)에 축적함과 함께, 야간은 요금이 싼 심야 전력을 축전 장치(303)에 축적하고, 주간의 요금이 비싼 시간대에 축전 장치(303)에 의해 축전한 전력을 방전하여 이용하는 등의 사용 방법도 가능하다.
또한, 이 예에서는, 제어 장치(310)가 축전 장치(303) 내에 저장되는 예를 설명하였지만, 스마트 미터(307) 내에 저장되어도 되고, 단독으로 구성되어도 된다. 또한, 축전 시스템(300)은, 집합 주택에서의 복수의 가정을 대상으로 하여 사용되어도 되고, 복수의 단독 주택을 대상으로 하여 사용되어도 된다.
「응용예로서의 차량에서의 축전 시스템」
본 기술을 차량용 축전 시스템에 적용한 예에 대하여, 도 17을 참조하여 설명한다. 도 17에, 본 기술이 적용되는 시리즈 하이브리드 시스템을 채용하는 하이브리드 차량의 구성의 일례를 개략적으로 도시한다. 시리즈 하이브리드 시스템은 엔진으로 움직이는 발전기로 발전된 전력, 혹은 그것을 전지에 일단 모아 둔 전력을 사용하여, 전력 구동력 변환 장치로 주행하는 차이다.
이 하이브리드 차량(400)에는, 엔진(401), 발전기(402), 전력 구동력 변환 장치(403), 구동륜(404a), 구동륜(404b), 차륜(405a), 차륜(405b), 배터리(408), 차량 제어 장치(409), 각종 센서(410), 충전구(411)가 탑재되어 있다. 배터리(408)에 대하여, 상술한 본 기술의 전지 모듈이 적용된다.
하이브리드 차량(400)은, 전력 구동력 변환 장치(403)를 동력원으로 하여 주행한다. 전력 구동력 변환 장치(403)의 일례는 모터이다. 배터리(408)의 전력에 의해 전력 구동력 변환 장치(403)가 작동하고, 이 전력 구동력 변환 장치(403)의 회전력이 구동륜(404a, 404b)에 전달된다. 또한, 필요한 지점에서 직류-교류(DC-AC) 혹은 역변환(AC-DC 변환)을 사용함으로써, 전력 구동력 변환 장치(403)가 교류 모터든 직류 모터든 적용 가능하다. 각종 센서(410)는, 차량 제어 장치(409)를 통하여 엔진 회전수를 제어하거나, 도시하지 않은 스로틀 밸브의 개방도(스로틀 개방도)를 제어하거나 한다. 각종 센서(410)에는 속도 센서, 가속도 센서, 엔진 회전수 센서 등이 포함된다.
엔진(401)의 회전력은 발전기(402)에 전달되며, 그 회전력에 의해 발전기(402)에 의해 생성된 전력을 배터리(408)에 축적하는 것이 가능하다.
도시하지 않은 제동 기구에 의해 하이브리드 차량이 감속하면, 그 감속 시의 저항력이 전력 구동력 변환 장치(403)에 회전력으로서 가해지고, 이 회전력에 의해 전력 구동력 변환 장치(403)에 의해 생성된 회생 전력이 배터리(408)에 축적된다.
배터리(408)는, 하이브리드 차량의 외부 전원에 접속됨으로써, 그 외부 전원으로부터 충전구(411)를 입력구로 하여 전력 공급을 받고, 받은 전력을 축적하는 것도 가능하다.
도시하지 않았지만, 이차 전지에 관한 정보에 기초하여 차량 제어에 관한 정보 처리를 행하는 정보 처리 장치를 구비하고 있어도 된다. 이러한 정보 처리 장치로서는, 예를 들어 전지의 잔류 용량에 관한 정보에 기초하여, 전지 잔류 용량 표시를 행하는 정보 처리 장치 등이 있다.
또한, 이상은, 엔진으로 움직이는 발전기에서 발전된 전력, 혹은 그것을 전지에 일단 모아 둔 전력을 사용하여, 모터로 주행하는 시리즈 하이브리드차를 예로 들어 설명하였다. 그러나, 엔진과 모터의 출력을 모두 구동원으로 하여, 엔진만으로 주행, 모터만으로 주행, 엔진과 모터 주행이라고 하는 3개의 방식을 적절히 전환하여 사용하는 패러렐 하이브리드차에 대해서도 본 기술은 유효하게 적용 가능하다. 또한, 엔진을 사용하지 않고 구동 모터만에 의한 구동으로 주행하는, 소위 전동 차량에 대해서도 본 기술은 유효하게 적용 가능하다.
1, 1': 브래킷
2: 전열 플레이트
2a: 절곡부
4: 전지 셀
4-1, 4-2: 전지 셀
7: 구멍
8: 절연 칼라
9: 연결부
20: 전지 유닛
20': 전지 유닛
20-1 내지 20-8, 20-1' 내지 20-8': 전지 유닛
90: 외장 케이스
100, 100': 전지 모듈
101: 엔드 플레이트
102: 엔드 플레이트
103, 103': 전지 셀군
106: 샤프트
107: 너트
108: 전열 플레이트
111: 전극 탭
111a: 정극 탭
111b: 부극 탭
113: 제1 버스 바
114: 제2 버스 바
118: 절연 칼라
119: 도통 칼라
121: 전지 소자
122: 외장재
122A: 제1 외장부
122B: 제2 외장부
123: 오목부
300: 축전 시스템
301: 주택
302: 집중형 전력 계통
302a: 화력 발전
302b: 원자력 발전
302c: 수력 발전
303: 축전 장치
304: 발전 장치
305: 전력 소비 장치
305a: 냉장고
306: 전동 차량
306a: 전기 자동차
306b: 하이브리드카
306c: 전기 바이크
307: 스마트 미터
308: 파워 허브
309: 전력망
310: 제어 장치
311: 센서
312: 정보망
313: 서버
400: 하이브리드 차량
401: 엔진
402: 발전기
403: 전력 구동력 변환 장치
404a: 구동륜
404b: 구동륜
405a: 차륜
405b: 차륜
408: 배터리
409: 차량 제어 장치
410: 센서
411: 충전구

Claims (18)

  1. 적층된 복수의 전지 유닛을 적어도 포함하는 적층체와,
    해당 적층체를 관통하는 절연성 막대 형상체와,
    상기 적층체를 관통한 해당 절연성 막대 형상체의 양단으로부터 상기 적층체를 체결하는 체결부를 구비하고,
    상기 전지 유닛은, 복수의 전지 셀과,
    양 단부면의 사이를 관통하는 제1 구멍이 형성된 연결부를 갖고, 또한 상기 복수의 전지 셀이 유지되는 전지 지지체와,
    제2 구멍이 형성되고, 또한 상기 연결부의 상기 양 단부면 중 한쪽 또는 다른쪽 단부면에 밀접되는 밀접부 및 상기 전지 셀의 전극 탭에 접합되는 접합부를 포함하는 도전성 부재를 갖고,
    상기 절연성 막대 형상체가, 적층된 상기 복수의 유닛의 상기 제1 구멍 및 상기 제2 구멍을 통하여, 적층 방향을 따른 직선 상에 위치하는 상기 복수의 전지 유닛의 상기 연결부 및 상기 밀접부를 관통하고, 상기 체결부에 의해 상기 적층체가 체결되어 상기 복수의 전지 유닛이 체결되고, 인접하는 상기 전지 유닛의 상기 도전성 부재의 상기 밀접부가 서로 밀접되어, 인접하는 상기 전지 유닛 사이가 전기적으로 접속된, 전지 모듈.
  2. 제1항에 있어서, 상기 전지 유닛은, 상기 도전성 부재를 2개 구비하고,
    한쪽 도전성 부재의 상기 밀접부를 상기 연결부의 상기 양 단부면 중 한쪽 단부면에 밀접시키고, 다른쪽 도전성 부재의 상기 밀접부를 상기 연결부의 상기 양 단부면 중 다른쪽 단부면에 밀접시켜, 상기 2개의 도전성 부재의 상기 밀접부에서 상기 연결부를 파지하는, 전지 모듈.
  3. 제1항에 있어서, 상기 전지 지지체에 대하여 상기 도전성 부재가 인서트 성형된, 전지 모듈.
  4. 제1항에 있어서, 상기 전지 지지체는, 상기 연결부에 내부 설치된, 상기 제1 구멍을 형성하는 중공을 갖는 관형의 절연성 부재를 추가로 갖는, 전지 모듈.
  5. 제4항에 있어서, 상기 전지 지지체에 대하여, 상기 절연성 부재가 인서트 성형된, 전지 모듈.
  6. 제1항에 있어서, 상기 도전성 부재는 도전성 판 형상체인, 전지 모듈.
  7. 제1항에 있어서, 상기 절연성 막대 형상체는, 금속 재료를 포함하는 막대를 2층 이상의 절연층으로 피복한 막대 형상체인, 전지 모듈.
  8. 제1항에 있어서, 상기 절연성 막대 형상체는, 금속 재료를 포함하는 막대와, 해당 금속 재료를 포함하는 막대를 피복하는 제1 절연층과, 해당 제1 절연층을 추가로 피복하는 제2 절연층을 구비하고,
    상기 제1 절연층은 절연막이고,
    상기 제2 절연층은 튜브형의 절연재인, 전지 모듈.
  9. 제1항에 있어서, 상기 절연성 막대 형상체는, 양단부에 나사부를 갖고,
    상기 체결부는, 상기 나사부에 비틀어 넣어지는 너트인, 전지 모듈.
  10. 제1항에 있어서, 상기 적층체는, 제3 구멍을 갖는 엔드 플레이트를 2개 추가로 포함하고,
    상기 2개의 엔드 플레이트의 사이에, 상기 복수의 전지 유닛이 배치되고,
    상기 절연성 막대 형상체가, 상기 2개의 엔드 플레이트의 제3 구멍을 통하여 상기 2개의 엔드 플레이트를 관통하는, 전지 모듈.
  11. 제1항에 있어서, 상기 전지 지지체는, 대략 직육면체형의 외형을 갖고, 일측면의 양단부의 각각에 상기 연결부가 돌출 설치되고, 타측면의 양단부의 각각에 상기 연결부가 돌출 설치된, 전지 모듈.
  12. 제1항에 기재된 전지 모듈을 구비한, 축전 장치.
  13. 제1항에 기재된 전지 모듈이 재생 가능 에너지로부터 발전을 행하는 발전 장치에 의해 충전되는, 축전 시스템.
  14. 제1항에 기재된 전지 모듈을 갖고, 상기 전지 모듈에 접속되는 전자 기기에 전력을 공급하는, 축전 시스템.
  15. 제1항에 기재된 전지 모듈로부터 전력의 공급을 받는, 전자 기기.
  16. 제1항에 기재된 전지 모듈로부터, 전력의 공급을 받아 차량의 구동력으로 변환하는 변환 장치와, 상기 전지 모듈에 관한 정보에 기초하여 차량 제어에 관한 정보 처리를 행하는 제어 장치를 갖는, 전동 차량.
  17. 다른 기기와 네트워크를 통하여 신호를 송수신하는 전력 정보 송수신부를 구비하고,
    상기 전력 정보 송수신부가 수신한 정보에 기초하여, 제1항에 기재된 전지 모듈의 충방전 제어를 행하는, 전력 시스템.
  18. 제1항에 기재된 전지 모듈로부터 전력의 공급을 받거나, 또는 발전 장치 또는 전력망으로부터 상기 전지 모듈에 전력을 공급하는, 전력 시스템.
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