WO2011104792A1 - 電池パック - Google Patents

電池パック Download PDF

Info

Publication number
WO2011104792A1
WO2011104792A1 PCT/JP2010/006627 JP2010006627W WO2011104792A1 WO 2011104792 A1 WO2011104792 A1 WO 2011104792A1 JP 2010006627 W JP2010006627 W JP 2010006627W WO 2011104792 A1 WO2011104792 A1 WO 2011104792A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
battery
battery module
assembled
battery pack
unit cell
Prior art date
Application number
PCT/JP2010/006627
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
安井俊介
黒崎敏彦
糸井俊樹
Original Assignee
パナソニック株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by パナソニック株式会社 filed Critical パナソニック株式会社
Priority to EP10846460.3A priority Critical patent/EP2482361B1/en
Priority to KR1020117029849A priority patent/KR101325354B1/ko
Priority to CN201080025631.9A priority patent/CN102473871B/zh
Priority to JP2011536671A priority patent/JP5296884B2/ja
Priority to US13/378,863 priority patent/US9077015B2/en
Publication of WO2011104792A1 publication Critical patent/WO2011104792A1/ja
Priority to US14/729,772 priority patent/US9444083B2/en

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/20Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • H01M50/204Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells
    • H01M50/207Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells characterised by their shape
    • H01M50/213Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells characterised by their shape adapted for cells having curved cross-section, e.g. round or elliptic
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/425Structural combination with electronic components, e.g. electronic circuits integrated to the outside of the casing
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/20Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • H01M50/284Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders with incorporated circuit boards, e.g. printed circuit boards [PCB]
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/30Arrangements for facilitating escape of gases
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/30Arrangements for facilitating escape of gases
    • H01M50/317Re-sealable arrangements
    • H01M50/325Re-sealable arrangements comprising deformable valve members, e.g. elastic or flexible valve members
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/50Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/502Interconnectors for connecting terminals of adjacent batteries; Interconnectors for connecting cells outside a battery casing
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/50Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/502Interconnectors for connecting terminals of adjacent batteries; Interconnectors for connecting cells outside a battery casing
    • H01M50/509Interconnectors for connecting terminals of adjacent batteries; Interconnectors for connecting cells outside a battery casing characterised by the type of connection, e.g. mixed connections
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/50Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/502Interconnectors for connecting terminals of adjacent batteries; Interconnectors for connecting cells outside a battery casing
    • H01M50/509Interconnectors for connecting terminals of adjacent batteries; Interconnectors for connecting cells outside a battery casing characterised by the type of connection, e.g. mixed connections
    • H01M50/512Connection only in parallel
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/50Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/531Electrode connections inside a battery casing
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/50Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/543Terminals
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M6/00Primary cells; Manufacture thereof
    • H01M6/42Grouping of primary cells into batteries
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/425Structural combination with electronic components, e.g. electronic circuits integrated to the outside of the casing
    • H01M2010/4271Battery management systems including electronic circuits, e.g. control of current or voltage to keep battery in healthy state, cell balancing
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2220/00Batteries for particular applications
    • H01M2220/20Batteries in motive systems, e.g. vehicle, ship, plane
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/50Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/502Interconnectors for connecting terminals of adjacent batteries; Interconnectors for connecting cells outside a battery casing
    • H01M50/505Interconnectors for connecting terminals of adjacent batteries; Interconnectors for connecting cells outside a battery casing comprising a single busbar
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Battery Mounting, Suspending (AREA)
  • Gas Exhaust Devices For Batteries (AREA)

Abstract

 電池パックは、複数の素電池100が配列されてケース内に収容された電池モジュールを複数個備え、電池モジュールは、複数の素電池100が一列に配列された組電池200を単位として、組電池200が複数個配列されて構成されている。電池モジュールは、組電池200が複数個並列に配列された第1の電池モジュール300と、組電池200が複数個直列に配列された第2の電池モジュール400A、400Bとを含み、第1の電池モジュール300と第2の電池モジュール400A、400Bとが組み合わされて、電池パックが構成されている。

Description

電池パック
 本発明は、複数の電池で構成された電池モジュールを複数個備えた電池パックに関する。
 複数の電池をケースに収容して、所定の電圧及び容量を出力できるようにした電池パックは、種々の機器、車両等の電源として広く使用されている。中でも、汎用的な電池を並列・直列接続して、所定の電圧及び容量を出力する組電池をモジュール化し、この電池モジュールを種々組み合わせることによって、多種多様な用途に対応可能とする技術が採用され始めている。このモジュール化技術は、電池モジュールに収容する電池を高性能化することによって、電池モジュール自身の小型・軽量化が図られるため、電池パックを組み立てる際の作業性が向上するとともに、車両等の限られた空間へ搭載する際の自由度が向上するなど、様々なメリットと有する。
 しかしながら、組電池を構成する個々の電池は、必ずしも性能が揃っていないため、例えば、放電中においては、最低容量の電池によって組電池の電流容量が制限され、また充電中においては、最低容量の電池によって組電池全体の再充電が制限される。そのため、かかる制限を超えて組電池を充放電させた場合、最低容量の電池の劣化により、組電池のサイクル寿命が低下する等の問題が生じるおそれがある。
 このような問題を解決する方法として、複数の電池が並列・直列接続された組電池において、隣接する電池同士を複合的に相互接続してネットワークを構成する技術が特許文献1に記載されてる。このようなネットワークを構成することによって、特性の不均衡な電池が自動平衡化されるため、特定の電池が性能劣化することを抑制でき、その結果、組電池のサイクル寿命を増大させることができる。
特表2002-533042号公報
 上述したように、組電池をモジュール化して、この電池モジュールを、車両等の限られた空間の大きさに合わせて適宜組み合わせることによって、所定の電圧及び容量を出力する電池パックを柔軟に搭載することができる。
 例えば、円筒形電池を二次元に配列して電池モジュールを構成したとき、電池モジュールの外寸法は、二次元配列された円筒形電池の行列数によって決まるが、この外寸法を基準に、電池モジュールを並べる個数や、配置する向き(縦置き又は横置き)を変えることによって、限られた空間の大きさに合わせて、複数の電池モジュールを組み合わせた電池パックを搭載することができる。
 しかしながら、電池モジュールの外寸法は、円筒形電池の高さや、二次元に配列された円筒形電池の行列数で規制されるため、電池モジュールを並べる個数や、配置する向きを変えても、狭い空間に搭載できない場合もあり、限られた空間へ電池モジュールを搭載する際の自由度は、必ずしも十分とは言えない。
 本発明は、かかる点に鑑みなされたもので、その主な目的は、複数の電池モジュールを電池パックにおいて、限られた空間へ電池モジュールを搭載する際の自由度を向上させた電池パックを提供することにある。
 本発明は、複数の素電池が一列に配列された組電池を単位とし、この組電池を、複数個並列に配列した第1の電池モジュールと、複数個直列に配列した第2の電池モジュールとの2種類の電池モジュールを用意し、この2種類の電池モジュールを組み合わせて電池パックを構成するものである。
 複数の組電池を直列に配列した第2の電池モジュールの外寸法のうち最小幅は、組電池を構成する素電池の最小幅と一致する。一方、複数の組電池を並列に配列した第1の電池モジュールの外寸法の最小幅は、並列に配列する組電池の個数で変わるが、少なくとも素電池の最小幅に対して組電池の個数倍となる。そのため、第1の電池モジュールと第2の電池モジュールとの外寸法の最小幅の差を大きくすることができる。これにより、第1の電池モジュールを広い空間に、第2の電池モジュールを狭い空間に搭載することによって、電池パックを限られた空間へ搭載する際の自由度を大きくすることができる。また、第1の電池モジュール及び第2の電池モジュールは、共に、複数の素電池が一列に配列された組電池を単位に構成されるため、各電池モジュールを容易に構築することができる。
 すなわち、本発明に係る電池パックは、複数の素電池が配列されてケース内に収容された電池モジュールを複数個備えた電池パックであって、電池モジュールは、複数の素電池が一列に配列された組電池を単位として、組電池が複数個配列されて構成されており、電池モジュールは、組電池が複数個並列に配列された第1の電池モジュールと、組電池が複数個直列に配列された第2の電池モジュールとを含み、第1の電池モジュールと第2の電池モジュールとが組み合わされて電池パックが構成されている。
 ここで、組電池は、一列に配列された複数の素電池が電気的に並列に接続されているのが好ましい。これにより、組電池を単位に構成された第1の電池モジュール及び第2の電池モジュールを組み合わせて構成した電池パックにおいて、万一、組電池を構成する素電池の一つが故障しても、電池パックの電流供給を確保することができる。
 また、組電池は、正極及び負極の電極端子と、素電池の充放電を制御する信号を入出力する信号端子とを備えていることが好ましい。これにより、組電池で構成される電池モジュール同士の電気的接続や充放電制御が容易になる。
 また、素電池は、素電池内に発生したガスを電池外に排出する開放部(安全弁)を備えており、組電池は、素電池の開放部と連通した排気ダクトをさらに備えていることが好ましい。これにより、組電池を構成する素電池の一つが異常発熱により安全弁が作動して高温ガスが素電池外に放出されても、高温ガスを周辺の素電池に曝すことなく、排気ダクトを介して組電池外に放出させることができる。その結果、万一、組電池を構成する素電池の一つが故障しても、他の正常な素電池に影響を与えることがないため、安全性の高い電池モジュールを構築することができる。
 本発明によれば、電池パックを、外寸法の最小幅の異なる2種類の電池モジュールで構成し、かつ、この2種類の電池モジュールを、複数の素電池が一列に配列された組電池を単位に構成することよって、限られた空間へ搭載する際の自由度の大きな電池パックを容易に実現することができる。
本発明の一実施形態における電池モジュールに使用する素電池の構成を模式的に示した断面図である。 本発明の一実施形態における組電池の構成を模式的に示した分解斜視図である。 (a)は本発明の一実施形態における組電池の斜視図、(b)は組電池の断面図、(c)は(b)のA部の部分拡大図である。 (a)~(e)は、本発明の一実施形態における第1の電池モジュールの構成を模式的に示した分解斜視図である。 本発明の一実施形態における第1の電池モジュールの斜視図である。 (a)~(e)は、本発明の一実施形態における第2の電池モジュールの構成を模式的に示した分解斜視図である。 本発明の一実施形態における第2の電池モジュールの斜視図である。 (a)~(d)は、他の実施態様における第2の電池モジュールの構成を模式的に示した分解斜視図である。 他の実施態様における第2の電池モジュールの斜視図である。 複数の電池モジュールを備えた電池パックを自動車に搭載した例を示した模式図である。 (a)、(b)は、第1の電池モジュールと第2の電池モジュールとの組合せの一例を示した斜視図である。
 以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、本発明は、以下の実施形態に限定されるものではない。また、本発明の効果を奏する範囲を逸脱しない範囲で、適宜変更は可能である。さらに、他の実施形態との組み合わせも可能である。
 図1は、本発明の一実施形態における電池モジュールに使用する電池(以下、「素電池」という)100の構成を模式的に示した断面図である。なお、本発明における電池パックは、複数の素電池100が一列に配列された組電池を単位として、組電池を複数個配列して構成される電池モジュールの集合体として構成される。
 本発明における組電池を構成する素電池100は、例えば、図1に示すような、円筒形のリチウムイオン二次電池を採用することができる。このリチウムイオン二次電池は、ノート型パソコン等の携帯用電子機器の電源として使用される汎用電池であってもよい。この場合、高性能の汎用電池を、電池モジュールの素電池として使用することができるため、電池モジュールの高性能化、低コスト化をより容易に図ることができる。また、素電池100は、内部短絡等の発生により電池内の圧力が上昇したとき、ガスを電池外に放出する安全機構を備えている。以下、図1を参照しながら、素電池100の具体的な構成を説明する。
 図1に示すように、正極1と負極2とがセパレータ3を介して捲回された電極群4が、非水電解液とともに、電池ケース7に収容されている。電極群4の上下には、絶縁板9、10が配され、正極1は、正極リード5を介してフィルタ12に接合され、負極2は、負極リード6を介して負極端子を兼ねる電池ケース7の底部に接合されている。
 フィルタ12は、インナーキャップ13に接続され、インナーキャップ13の突起部は、金属製の弁体14に接合されている。さらに、弁体14は、正極端子を兼ねる端子板8に接続されている。そして、端子板8、弁体14、インナーキャップ13、及びフィルタ12が一体となって、ガスケット11を介して、電池ケース7の開口部が封口されている。
 素電池100に内部短絡等が発生して、素電池100内の圧力が上昇すると、弁体14が端子板8に向かって膨れ、インナーキャップ13と弁体14との接合がはずれると、電流経路が遮断される。さらに素電池100内の圧力が上昇すると、弁体14が破断する。これによって、素電池100内に発生したガスは、フィルタ12の貫通孔12a、インナーキャップ13の貫通孔13a、弁体14の裂け目、そして、端子板8の開放部8aを介して、外部へ排出される。
 なお、素電池100内に発生したガスを外部に排出する安全機構は、図1に示した構造に限定されず、他の構造のものであってもよい。
 図2は、本実施形態における組電池200の構成を模式的に示した分解斜視図で、図3(a)は組電池200の斜視図、図3(b)は組電池200の断面図、図3(c)は図3(b)のA部の部分拡大図である。
 図2に示すように、一列に配列された複数(図では6個)の素電池(筒状電池)100は、ケース30内に収容されて、図3(a)に示すような組電池200を構成している。ここで、素電池100の正極端子8は同一方向に揃って配列され、一列に配列された複数の素電池100は電気的に並列に接続されている。これにより、組電池200を単位に構成された電池モジュールを組み合わせて構成した電池パックにおいて、万一、組電池200を構成する素電池100の一つが故障しても、電池パックの電流供給を確保することができる。
 具体的には、図2に示すように、平板20の表面に、正極接続板21と負極接続板22とが形成され、正極接続板21は、図3(c)に示すように、平板20に形成された開口部20aを介して、各素電池100の正極端子8と接続している。また、各素電池100の負極端子(電池ケース7の底部)は、負極バスバー23で接続されており、負極バスバー23の一部から延伸した導通部24、24aを介して、平板20に形成された負極接続板22、22bに接続されている。これにより、各素電池100は、平板20に形成された正極接続板21及び負極接続板22によって電気的に並列接続されている。
 また、図3(c)に示すように、平板20は素電池100の一端部(本実施形態では、正極端子8側)に密着して配設され、素電池100の開放部8aは、図3(b)に示すように、正極接続板21の開口部21bを介して、平板20と蓋40との空間に設けられた排気ダクト50に連通している。これにより、素電池100の開放部8aから排出される高温ガスは、平板20に形成された開口部20aを介して排気ダクト50に排出される。また、排気ダクト50は、複数の素電池100に対して略密閉状態で区画されているため、排気ダクト50に排出された高温ガスは、周辺の素電池100に曝されることなく、排気ダクト50を介して、蓋40に設けられた排出口40aから組電池200外に放出させることができる。
 また、平板20の一端部は、図3(a)に示すように、蓋40の排出口40aから外部に延出しており、正極接続板21の端部に設けられた正極の電極端子21a、及び負極接続板22の端部に設けられた負極の電極端子22aが外部に露出している。これにより、組電池200同士の電気的接続が容易になる。なお、平板20は、正極及び負極の電極端子21a、22aや、素電池100の充放電を制御する信号を入出力する信号端子(不図示)が形成された配線基板であってもよい。
 ここで、本発明における組電池200は、複数の素電池100が一列に配列されていればよく、素電池100の正極端子8の向きや、素電池100間の電気的な接続関係は特に制限されない。例えば、互いに隣接する素電池100の正極端子8の向きを交互に変えて配列し、一列に配列された素電池100を電気的に直列に接続するようにしてもよい。また、正極及び負極の電極端子21a、22aや、素電池100の充放電を制御する信号を入出力する信号端子は、必ずしも組電池200に組み込まれていなくてもよい。
 また、組電池200は、必ずしもケース30に収容されていなくてもよい。この場合、組電池200には排気ダクト50が形成されないが、後述するように、複数個の組電池200で構成された電池モジュールをケースに入れることにより、電池モジュールに対して排気ダクトを形成することができる。
 本発明における電池パックは、複数の電池モジュールを集合して構成されるが、この電池モジュールは、複数の素電池100が一列に配列された組電池200を単位として、組電池200を複数個配列して構成される。そして、電池パックを構成する電池モジュールは、組電池200が複数個並列に配列された第1の電池モジュールと、組電池200が複数個直列に配列された第2の電池モジュールとの2種類の電池モジュールからなり、第1の電池モジュールと第2の電池モジュールとを組み合わせて、電池パックが構成されている。
 図4(a)~(e)は、本実施形態における第1の電池モジュール300の構成を模式的に示した分解斜視図で、図5は、第1の電池モジュール300の斜視図である。
 図4(c)に示すように、複数(図では6個)の素電池が一列に配列された組電池200を、複数個(図では4個)並列に配列して、第1の電池モジュール300を構成している。ここで、「並列に配列する」とは、複数の組電池200を、複数の素電池が一列に配列するX方向(列方向)に対して垂直なY方向に配列することをいう。
 第1の電池モジュール300は、複数個並列に配列された組電池200の正極及び負極が、電気的に直列に接続されている。具体的には、平板20の表面に形成された各組電池200の正極の電極端子21a及び負極の電極端子22aが、互いに電気的に直列に接続されている。なお、X方向に配列した素電池100の負極端子(電池ケースの底部)は、負極バスバー23で接続されており、負極バスバー23の一部から延伸した導通部24を介して、平板20に形成された負極接続板22に接続されている。
 ここで、平板20は、図2に示したように、各組電池200毎に設ける代わりに、第1の電池モジュール300全体で一つの平板20を構成してもよい。また、ケース30も、組電池200毎にケースに入れる代わりに、第1の電池モジュール300全体で一つのケース30に収容し、蓋40で蓋をしてもよい。また、図5に示すように、平板20の一端部を蓋40の排出口から外部に延出させ、第1の電池モジュール300全体の正極及び負極の電極端子21a、22aを外部に露出させてもよい。これにより、第1の電池モジュール300同士、若しくは後述する第2の電池モジュールとの電気的接続が容易になる。
 図6(a)~(e)は、本実施形態における第2の電池モジュール400Aの構成を模式的に示した分解斜視図で、図7は、第2の電池モジュール400Aの斜視図である。
 図6(c)に示すように、複数(図では6個)の素電池が一列に配列された組電池200を、複数個(図では2個)直列に配列して、第2の電池モジュール400Aを構成している。ここで、「直列に配列する」とは、複数の組電池200を、複数の素電池が一列に配列するX方向(列方向)に対して平行な方向に配列することをいう。
 第2の電池モジュール400Aは、複数個直列に配列された組電池200の正極及び負極が、電気的に直列に接続されている。具体的には、平板20の表面に形成された各組電池200の正極接続板21及び負極接続板22を、正極及び負極の電極端子21a、22aを介して、互いに電気的に直列に接続されている。また、各組電池200の素電池100の負極端子(電池ケース7の底部)は、負極バスバー23で接続されており、負極バスバー23の一部から延伸した導通部24、24aを介して、平板20に形成された負極接続板22に接続されている。
 ここで、平板20は、図2に示したように、各組電池200毎に設ける代わりに、第2の電池モジュール400A全体で一つの平板20を構成してもよい。また、ケース30も、組電池200毎にケースに入れる代わりに、第2の電池モジュール400A全体で一つのケース30に収容し、蓋40で蓋をしてもよい。また、図7に示すように、平板20の一端部を蓋40の排出口から外部に延出させ、第2の電池モジュール400A全体の正極及び負極の電極端子21a、22aを外部に露出させてもよい。これにより、第2の電池モジュール400A同士、若しくは第1の電池モジュール300との電気的接続が容易になる。
 図8(a)~(d)は、他の実施態様における第2の電池モジュールの構成を模式的に示した分解斜視図で、図9は、他の実施態様における第2の電池モジュール400Bの斜視図である。
 本発明において、第2の電池モジュールは、組電池200を複数個直列に配列して構成されるが、「直列に配列する」には、図6(a)~(e)に示したように、複数の組電池200を、複数の素電池が一列に配列するX方向(列方向)に対して平行な方向に配列する態様の他に、図8(a)~(d)に示すように、複数(図では2個)の組電池200を、素電池(筒状電池)100の軸方向(Z方向)に配列する態様も含む。具体的には、平板20の表面に形成された各組電池200の正極接続板21及び負極接続板22が、互いに電気的に直列に接続されている。
 ここで、ケース30は、組電池200毎にケースに入れる代わりに、図9に示すように、第2の電池モジュール400B全体で一つのケース30に収容し、蓋40で蓋をしてもよい。また、平板20の一端部を蓋40の排出口から外部に延出させ、第2の電池モジュール400B全体の正極及び負極の電極端子21a、22aを外部に露出させてもよい。これにより、第2の電池モジュール400B同士、若しくは第1の電池モジュール300又は第2の電池モジュール400Aとの電気的接続が容易になる。
 ここで、組電池200が複数個並列に配列された第1の電池モジュール300の外寸法は、図5に示したように、長さLは、素電池(筒状電池)の径と組電池200において一列に配列された素電池の個数との積で、高さHは、素電池の軸方向の高さで、幅Wは、素電池の径と第1の電池モジュール300のおいて並列に配列されたされた組電池200の個数との積で、それぞれ定まる。
 また、組電池200が複数個直列に配列された第2の電池モジュール400Aの外寸法は、図7に示したように、長さLは、素電池(筒状電池)の径と組電池200において一列に配列された素電池の個数と第2の電池モジュール400Aおいて直列に配列された組電池200の個数との積で、高さHは、素電池の軸方向の高さで、幅Wは、素電池の径で、それぞれ定まる。
 また、組電池200が複数個直列に配列された第2の電池モジュール400Bの外寸法は、図9に示したように、長さLは、素電池(筒状電池)の径と組電池200において一列に配列された素電池の個数との積で、高さHは、素電池の軸方向の高さと第2の電池モジュール400Bおいて直列に配列された組電池200の個数との積で、幅Wは、素電池の径で、それぞれ定まる。
 すなわち、複数の組電池200を直列に配列した第2の電池モジュール400A、400Bの外寸法のうち最小幅W、Wは、組電池200を構成する素電池(筒状電池)の最小幅(筒状電池の径)と一致する。一方、複数の組電池200を並列に配列した第1の電池モジュール300の外寸法の最小幅Wは、並列に配列された組電池200の個数で変わるが、少なくとも素電池の最小幅に対して組電池200の個数倍となる。そのため、第1の電池モジュール300と第2の電池モジュール400A、400Bとの外寸法の最小幅の差を大きくすることができる。これにより、第1の電池モジュール300を広い空間に、第2の電池モジュール400A、400Bを狭い空間に搭載することによって、限られた空間へ電池パックを搭載する際の自由度を大きくすることができる。また、第1の電池モジュール300及び第2の電池モジュール400A、400Bは、共に、複数の素電池が一列に配列された組電池200を単位に構成されるため、各電池モジュールを容易に構築することができる。
 図10は、複数の電池モジュールを備えた電池パックを自動車に搭載した例を示した模式図である。後部座席の下にある比較的広い空間には、第1の電池モジュール300を高はHを縦方向にして配置し、前後座席間のフロアの下にある狭い空間には、第2の電池モジュール400Aを、最小幅Wを縦方向にして配置することによって、限られた空間に電池モジュールを効率よく配置することができる。
 なお、本発明における電池パックは、所定の電圧及び容量を出力できるように、外寸法の異なる2種類の電池モジュール(第1の電池モジュール300と第2の電池モジュール400A、400B)を適宜組み合わせて構成すればよく、各電池モジュール300、400A、400Bの個数や配列の仕方は、電池パックを搭載する空間の大きさによって適宜選択すればよい。
 図11(a)、(b)は、第1の電池モジュール300と第2の電池モジュール400Bとの組合せの一例を示した斜視図である。図11(a)は、比較的広い空間に対して、第1の電池モジュール300を複数個(図では8個)並列に配置し、狭い空間に対して、第2の電池モジュール400Bを直並列(図では、3個×3個)に配置したものである。なお、空間に余裕があれば、第2の電池モジュール400Bの一部を二段重ねにしてもよい。
 また、図11(b)に示すように、狭い空間に第2の電池モジュール400Bを配置するだけでなく、比較的広い空間に対して、第1の電池モジュール300を複数個(図では8個)並列に配置し、さらに余った空間に、第2の電池モジュール400Bを複数個(図では3個)配置してもよい。
 ここで、図11(a)、(b)に示すように、第1の電池モジュール300と第2の電池モジュール400Bとを組み合わせた電池パックは、第1の電池モジュール300を構成する組電池200における素電池の軸方向と、第2の電池モジュール400Bを構成する組電池における素電池の軸方向とが、互いに直交している。
 また、第1の電池モジュール300は、並列に配列される組電池200の個数に制限がないため、第1の電池モジュール300を構成する組電池200の個数は、第2の電池モジュール400Bを構成する組電池200の個数よりも多い。
 以上、本発明を好適な実施形態により説明してきたが、こうした記述は限定事項ではなく、もちろん、種々の改変が可能である。例えば、上記実施形態においては、第1の電池モジュール300及び第2の電池モジュール400A、400Bを構成する組電池200は、電気的に直列に接続された例を説明したが、電気的に並列に接続されていてもよい。また、素電池100を円筒形電池としたが、角形電池であってもよい。また、素電池の種類は特に制限されず、例えば、リチウムイオン電池、ニッケル水素電池等を使用することができる。
 本発明は、自動車、電動バイク又は電動遊具等の駆動用電源として有用である。
 1   正極 
 2   負極 
 3   セパレータ 
 4   電極群 
 5   正極リード 
 6   負極リード 
 7   電池ケース 
 8   端子板(正極端子)
 8a  開放部 
 9、10  絶縁板 
 11  ガスケット 
 12  フィルタ 
 12a 貫通孔 
 13  インナーキャップ 
 13a 貫通孔 
 14  弁体 
 20  平板 
 20a 開口部 
 21  正極接続板 
 21a、22a  電極端子 
 21b 開口部 
 22  負極接続板 
 23  負極バスバー 
 24  導通部 
 30  ケース 
 40  蓋 
 40a 排出口 
 50  排気ダクト 
 100 素電池 
 200 組電池 
 300 第1の電池モジュール 
 400A、400B  第2の電池モジュール 

Claims (11)

  1.  複数の素電池が配列されてケース内に収容された電池モジュールを複数個備えた電池パックであって、
     前記電池モジュールは、前記複数の素電池が一列に配列された組電池を単位として、該組電池が複数個配列されて構成されており、
     前記電池モジュールは、
      前記組電池が複数個並列に配列された第1の電池モジュールと、
      前記組電池が複数個直列に配列された第2の電池モジュールと
    を含み、
     前記第1の電池モジュールと前記第2の電池モジュールとが組み合わされて、前記電池パックが構成されている、電池パック。
  2.  前記組電池は、一列に配列された前記複数の素電池が電気的に並列に接続されている、請求項1に記載の電池パック。
  3.  前記組電池は、正極及び負極の電極端子と、前記素電池の充放電を制御する信号を入出力する信号端子とを備えている、請求項2に記載の電池パック。
  4.  前記第1の電池モジュールは、複数個並列に配列された前記組電池の前記正極及び負極の電極端子が、電気的に直列に接続されており、
     前記第2の電池モジュールは、複数個直列に配列された前記組電池の前記正極及び負極の電極端子が、電気的に直列に接続されている、請求項3に記載の電池パック。
  5.  前記素電池は、該素電池内に発生したガスを電池外に排出する開放部を備えており、
     前記組電池は、前記素電池の開放部と連通した排気ダクトをさらに備えている、請求項3に記載の電池パック。
  6.  前記排気ダクトは、前記複数の素電池の一端側に配設された平板を有し、
     前記素電池の開放部は、前記平板に形成された貫通孔を介して前記排気ダクトに連通している、請求項5に記載の電池パック。
  7.  前記平板は、前記素電池の一端部に密着して配設されており、
     前記排気ダクトは、前記複数の素電池に対して密閉状態で区画されている、請求項6に記載の電池パック。
  8.  前記平板は、配線基板で構成されており、
     前記配線基板には、前記組電池における正極及び負極の電極端子及び前記信号端子にそれぞれ接続される配線が形成されている、請求項6に記載の電池パック。
  9.  前記素電池は、筒状電池からなり、
     前記第1の電池モジュールは、前記組電池が、一列に配列された前記複数の素電池の列方向に垂直な方向に、複数個並列に配列されており、
     前記第2の電池モジュールは、前記組電池が、前記素電池の列方向に平行な方向に、または、前記筒状電池からなる素電池の軸方向に、複数個直列に配列されている、請求項1に記載の電池パック。
  10.  前記第1の電池モジュールを構成する前記組電池における素電池の軸方向と、前記第2の電池モジュールを構成する前記組電池における素電池の軸方向とは、互いに直交している、請求項9に記載の電池パック。
  11.  前記第1の電池モジュールを構成する前記組電池の個数は、前記第2の電池モジュールを構成する前記組電池の個数よりも多い、請求項1に記載の電池パック。
PCT/JP2010/006627 2010-02-24 2010-11-11 電池パック WO2011104792A1 (ja)

Priority Applications (6)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP10846460.3A EP2482361B1 (en) 2010-02-24 2010-11-11 Battery pack
KR1020117029849A KR101325354B1 (ko) 2010-02-24 2010-11-11 전지 팩
CN201080025631.9A CN102473871B (zh) 2010-02-24 2010-11-11 电池组
JP2011536671A JP5296884B2 (ja) 2010-02-24 2010-11-11 電池パック
US13/378,863 US9077015B2 (en) 2010-02-24 2010-11-11 Battery pack
US14/729,772 US9444083B2 (en) 2010-02-24 2015-06-03 Battery pack

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2010038655 2010-02-24
JP2010-038655 2010-02-24

Related Child Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
US13/378,863 A-371-Of-International US9077015B2 (en) 2010-02-24 2010-11-11 Battery pack
US14/729,772 Division US9444083B2 (en) 2010-02-24 2015-06-03 Battery pack

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2011104792A1 true WO2011104792A1 (ja) 2011-09-01

Family

ID=44506240

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2010/006627 WO2011104792A1 (ja) 2010-02-24 2010-11-11 電池パック

Country Status (6)

Country Link
US (2) US9077015B2 (ja)
EP (1) EP2482361B1 (ja)
JP (1) JP5296884B2 (ja)
KR (1) KR101325354B1 (ja)
CN (1) CN102473871B (ja)
WO (1) WO2011104792A1 (ja)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014022098A (ja) * 2012-07-13 2014-02-03 Mitsubishi Motors Corp 電池パック
US20140193674A1 (en) * 2011-07-29 2014-07-10 Panasonic Corporation Battery module
JP2014146580A (ja) * 2013-01-30 2014-08-14 Toshiba Corp 組電池装置
WO2018225609A1 (ja) * 2017-06-08 2018-12-13 三洋電機株式会社 電池モジュール

Families Citing this family (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20130342168A1 (en) * 2011-03-16 2013-12-26 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Electrical storage device
US9559509B2 (en) * 2011-10-13 2017-01-31 Keihin Corporation Power supply control device
EP2840641B1 (en) 2012-04-17 2019-01-23 Daikin Industries, Ltd. Electrolytic solution, electrochemical device, lithium ion secondary battery, and module
CN104247137B (zh) * 2012-04-17 2016-09-07 大金工业株式会社 电解液、电化学器件、锂离子二次电池以及组件
JP6151254B2 (ja) * 2012-08-09 2017-06-21 三洋電機株式会社 電源装置及びこれを備える電動車両並びに蓄電装置
DE102012219386A1 (de) * 2012-10-24 2014-04-24 Robert Bosch Gmbh Batterieanordnung und Kraftfahrzeug mit der erfindungsgemäßen Batterieanordnung
US9847182B2 (en) * 2012-11-30 2017-12-19 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Electric storage apparatus configured to pass a heat exchange medium
US20150325824A1 (en) * 2013-01-29 2015-11-12 Sanyo Electric Co., Ltd. Battery block, battery module, and battery block holder
CN105247714B (zh) * 2013-07-31 2018-04-17 株式会社Lg 化学 用于具有提高的寿命特性的二次电池的负极活性材料
KR20150066077A (ko) * 2013-12-06 2015-06-16 삼성에스디아이 주식회사 배터리 모듈
US20160093848A1 (en) * 2014-09-30 2016-03-31 Johnson Controls Technology Company Modular approach for advanced battery modules having different electrical characteristics
WO2016131141A1 (en) 2015-02-18 2016-08-25 Ttb Holding Company Limited Lithium ion battery module with cooling system
CA2978358C (en) * 2015-03-06 2022-03-29 Ttb Holding Company Limited Battery module with thermal runaway and gas exhaust management system
KR102064991B1 (ko) 2016-01-15 2020-01-10 주식회사 엘지화학 2층으로 장착된 전지모듈들을 포함하는 전지팩
CN107887529B (zh) * 2016-09-30 2021-05-25 蜂巢能源科技有限公司 用于电池包的电池模组装置
JP7178593B2 (ja) * 2017-12-26 2022-11-28 パナソニックIpマネジメント株式会社 電池モジュール
EP3800684A1 (en) * 2019-10-03 2021-04-07 Siemens Aktiengesellschaft Battery module
CN110718663B (zh) * 2019-10-12 2022-03-22 中国电子科技集团公司第十八研究所 一种空间飞行器用锂氟化碳电池静电防护装置及方法
GB2588587B (en) * 2019-10-18 2022-09-21 Dyson Technology Ltd Battery pack
CN112757882A (zh) * 2019-11-06 2021-05-07 观致汽车有限公司 电池包及其管理方法和系统
CN211017199U (zh) 2019-12-31 2020-07-14 宁德时代新能源科技股份有限公司 电池模块、电池组及装置
KR20210103090A (ko) * 2020-02-13 2021-08-23 주식회사 엘지에너지솔루션 레일형 소켓이 구비된 전지 모듈 및 이를 포함하는 전지 팩

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11273647A (ja) * 1998-03-18 1999-10-08 Asahi National Lighting Co Ltd 電池電源装置及び電池ケース
JP2003284251A (ja) * 2002-03-19 2003-10-03 Nissan Motor Co Ltd 電源装置
JP2008117756A (ja) * 2006-10-13 2008-05-22 Matsushita Electric Ind Co Ltd 電池パック、及び電池搭載機器
JP2009240094A (ja) * 2008-03-27 2009-10-15 Toyota Motor Corp 車両
WO2010067602A1 (ja) * 2008-12-10 2010-06-17 パナソニック株式会社 電池モジュールとそれを用いた電池モジュール集合体

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5378555A (en) * 1993-12-27 1995-01-03 General Motors Corporation Electric vehicle battery pack
CA2291831A1 (en) 1998-12-11 2000-06-11 Chaz G. Haba Battery network with compounded interconnections
JP4947839B2 (ja) * 2000-04-21 2012-06-06 トヨタ自動車株式会社 電源装置
JP3934899B2 (ja) * 2001-09-25 2007-06-20 矢崎総業株式会社 電源装置
JP4218267B2 (ja) * 2002-07-08 2009-02-04 トヨタ自動車株式会社 集合電池
JP2004265830A (ja) 2003-03-04 2004-09-24 Japan Storage Battery Co Ltd 組電池
KR100612305B1 (ko) * 2004-06-25 2006-08-11 삼성에스디아이 주식회사 전지 모듈
CN101523636B (zh) * 2006-10-13 2012-05-23 松下电器产业株式会社 电池组件及电池搭载设备
WO2008109764A1 (en) * 2007-03-07 2008-09-12 Johnson Controls - Saft Advanced Power Solutions Llc Thermal management system and method for vehicle battery
US8313855B2 (en) * 2007-08-02 2012-11-20 Johnson Controls—SAFT Advanced Power Solutions LLC Interconnection washer assembly for a battery assembly
JP5231026B2 (ja) * 2008-01-10 2013-07-10 日立ビークルエナジー株式会社 電池モジュール
US8512893B2 (en) 2008-03-16 2013-08-20 Lenovo (Sinapore) Pte. Ltd. Mitigating rupture and thermal cascading of battery cells by judicious arrangement of cells inside a pack
CN102057519B (zh) * 2008-04-14 2014-04-16 A123系统公司 电池模块、电池模块构造和制造电池模块的方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11273647A (ja) * 1998-03-18 1999-10-08 Asahi National Lighting Co Ltd 電池電源装置及び電池ケース
JP2003284251A (ja) * 2002-03-19 2003-10-03 Nissan Motor Co Ltd 電源装置
JP2008117756A (ja) * 2006-10-13 2008-05-22 Matsushita Electric Ind Co Ltd 電池パック、及び電池搭載機器
JP2009240094A (ja) * 2008-03-27 2009-10-15 Toyota Motor Corp 車両
WO2010067602A1 (ja) * 2008-12-10 2010-06-17 パナソニック株式会社 電池モジュールとそれを用いた電池モジュール集合体

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See also references of EP2482361A4 *

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20140193674A1 (en) * 2011-07-29 2014-07-10 Panasonic Corporation Battery module
JP2014022098A (ja) * 2012-07-13 2014-02-03 Mitsubishi Motors Corp 電池パック
US9419263B2 (en) 2012-07-13 2016-08-16 Mitsubishi Jidosha Kogyo Kabushiki Kaisha Battery pack
JP2014146580A (ja) * 2013-01-30 2014-08-14 Toshiba Corp 組電池装置
WO2018225609A1 (ja) * 2017-06-08 2018-12-13 三洋電機株式会社 電池モジュール

Also Published As

Publication number Publication date
EP2482361A1 (en) 2012-08-01
US20150270517A1 (en) 2015-09-24
CN102473871B (zh) 2015-11-25
JPWO2011104792A1 (ja) 2013-06-17
EP2482361A4 (en) 2014-06-25
CN102473871A (zh) 2012-05-23
EP2482361B1 (en) 2017-01-11
US9077015B2 (en) 2015-07-07
US9444083B2 (en) 2016-09-13
US20120100401A1 (en) 2012-04-26
KR101325354B1 (ko) 2013-11-08
KR20120023788A (ko) 2012-03-13
JP5296884B2 (ja) 2013-09-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5296884B2 (ja) 電池パック
EP3346517B1 (en) Battery system
US8859131B2 (en) Battery module and battery pack including the same
KR100920207B1 (ko) 전지모듈 어셈블리 제조용 전원 스위칭 모듈
JP4990422B1 (ja) 電池モジュール及び電池パック
US9023508B2 (en) Bus bar assembly of novel structure
WO2011135762A1 (ja) 電池モジュール
WO2012101728A1 (ja) 電池モジュール及びそれに用いる組電池
US20140220396A1 (en) Battery pack
US20050260491A1 (en) Rechargeable battery and battery module using the same
CN108140771B (zh) 用于储能装置的端子布置
JP2013525945A (ja) バッテリーモジュール用電圧検出アセンブリ及びこれを採用したバッテリーモジュール
WO2015019570A1 (ja) 電池ユニット
EP3496179B1 (en) Connector for a battery pack
JP5430957B2 (ja) バッテリシステム
JP5858140B2 (ja) 電気化学セル・モジュール
JP2012212558A (ja) 電池モジュール
US10069120B2 (en) Battery module
WO2023170852A1 (ja) 組電池
JP5347701B2 (ja) 蓄電装置
JP2022553998A (ja) ベンティング孔端子を備えるバッテリーモジュール、それを含むバッテリーパック及び自動車
JP2021158002A (ja) 電池モジュール
JP2020053152A (ja) 蓄電装置

Legal Events

Date Code Title Description
WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 201080025631.9

Country of ref document: CN

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2011536671

Country of ref document: JP

121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 10846460

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 20117029849

Country of ref document: KR

Kind code of ref document: A

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 13378863

Country of ref document: US

REEP Request for entry into the european phase

Ref document number: 2010846460

Country of ref document: EP

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2010846460

Country of ref document: EP

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE