WO2012147331A1 - バッテリモジュール、バッテリシステム、電動車両、移動体、電力貯蔵装置および電源装置 - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to a battery module, a battery system including the battery module, an electric vehicle, a moving body, a power storage device, and a power supply device.
- a battery module including a plurality of chargeable / dischargeable battery cells is used for a moving body such as an electric automobile or a power supply device for storing electric power.
- a battery module in order to suppress the temperature rise of each battery cell, it is necessary to release the heat generated from each battery cell.
- a some battery is laminated
- the spacer has a configuration in which a resin sheet as a heat insulating part is sandwiched between two metal plates as a heat transfer part. The heat generated by each battery is transferred to the bottom plate on which the refrigerant flow path is formed via the metal plate of the spacer. Thereby, each battery is cooled.
- An object of the present invention is to provide a battery module, a battery system, an electric vehicle, a movable body, a power storage device, and a power supply device that can prevent a chain of heat conduction between a plurality of battery cells and can be miniaturized. It is.
- a battery module includes a plurality of battery cells, at least one first separator for cooling at least one battery cell, and at least one having lower thermal conductivity than the first separator.
- a second separator wherein a first space is formed between one set of battery cells adjacent to each other among the plurality of battery cells, and another set of battery cells adjacent to each other among the plurality of battery cells.
- a second space is formed, at least a part of the first separator is disposed in the first space, and at least a part of the second separator is disposed in the second space, and the second space.
- the other first separator is not arranged.
- thermal conductivity refers to the ability to conduct heat from one substance to another, for example, the ability to conduct heat from one battery cell to a heat absorbing member or gas.
- the difference in thermal conductivity between the first and second separators is caused by the difference in the heat conductivity to the heat absorbing member or other substance such as gas due to the difference in the thermal conductivity inherent in the material or the difference in shape, This is equivalent to the difference in heat dissipation capability of the separator as a whole.
- a first space is formed between one set of adjacent battery cells among the plurality of battery cells, and a second space is formed between the other set of battery cells adjacent to each other among the plurality of battery cells. Is formed. At least a part of the first separator is disposed in the first space, and at least a part of the second separator is disposed in the second space.
- At least one of the battery cells in the set is cooled by the first separator.
- the second separator suppresses heat conduction between other sets of battery cells.
- the first separator is not arranged in the second space. Therefore, the second space can be reduced. Therefore, the battery module can be miniaturized.
- the first separator includes a contact portion disposed in the first space so as to contact at least one battery cell of the set of battery cells, and at least one battery of the set of battery cells. And a discharge part that releases heat transferred from the cell to the contact part.
- the heat of at least one battery cell of the one set of battery cells is transmitted to the contact portion of the first separator and is discharged from the discharge portion.
- the rise in the temperature of the battery cell can be suppressed with a simple configuration.
- the battery module may further include a heat absorbing member that is provided so as to be in contact with the discharge portion of the first separator and absorbs heat released from the discharge portion.
- the heat of at least one battery cell of the one set of battery cells is absorbed by the heat absorbing member through the first separator. Thereby, the rise of the temperature of a battery cell can be suppressed more effectively.
- the one first separator may be provided so as to form a gas passage in the first space between the one set of battery cells.
- a set of battery cells is cooled by the flow of gas through the first space.
- the rise in the temperature of the battery cell can be suppressed with a simple configuration.
- the at least one second separator includes a second separator other than the one second separator, and at least a part of the other second separator is in contact with the first separator. It may be arranged in the first space.
- the battery system according to another aspect of the present invention includes one or a plurality of battery modules, and at least one of the one or the plurality of battery modules is a battery module according to the one aspect described above.
- the battery system since at least one of one or a plurality of battery modules is the above-described battery module, chain heat conduction between the plurality of battery cells can be effectively prevented, and the battery module Can be miniaturized. As a result, the reliability of the battery system is improved and the battery system can be downsized.
- An electric vehicle includes a battery system according to another aspect described above, a motor driven by electric power of the battery system, and drive wheels that rotate by the rotational force of the motor.
- the motor is driven by the electric power from the battery system.
- the electric vehicle moves when the driving wheel rotates by the rotational force of the motor.
- the above battery system since the above battery system is used, it is possible to effectively prevent the chained heat conduction between the plurality of battery cells, and it is possible to reduce the size of the battery module. As a result, the reliability of the electric vehicle is improved and the electric vehicle can be downsized.
- a moving body according to still another aspect of the present invention is moved by a battery system according to another aspect described above, a moving main body, a power source that converts electric power from the battery system into power, and power converted by the power source. And a drive unit that moves the main body.
- the electric power from the battery system is converted into power by the power source, and the driving unit moves the moving main body by the power.
- the above battery system since the above battery system is used, it is possible to effectively prevent the chained heat conduction between the plurality of battery cells, and it is possible to reduce the size of the battery module. As a result, the reliability of the moving body is improved and the moving body can be downsized.
- An electric power storage device includes a battery system according to the other aspect described above and a control unit that performs control related to discharging or charging of a plurality of battery cells of the battery system.
- control related to charging or discharging of a plurality of battery cells is performed by the control unit. Thereby, deterioration, overdischarge, and overcharge of a plurality of battery cells can be prevented. Further, since the battery system described above is used, it is possible to effectively prevent chain heat conduction between a plurality of battery cells, and it is possible to reduce the size of the battery module. As a result, the reliability of the power storage device is improved and the power storage device can be downsized.
- a power supply device is a power supply device that can be connected to the outside, and is controlled by the power storage device according to still another aspect described above and a control unit of the power storage device, and is a battery of the power storage device.
- a power conversion device that performs power conversion between the system and the outside is provided.
- power conversion is performed by the power conversion device between the plurality of battery cells and the outside.
- Control regarding charge or discharge of a plurality of battery cells is performed by controlling the power conversion device by the control unit of the power storage device.
- deterioration, overdischarge, and overcharge of a plurality of battery cells can be prevented.
- the battery system described above it is possible to effectively prevent chain heat conduction between a plurality of battery cells, and it is possible to reduce the size of the battery module. As a result, the reliability of the power supply device is improved and the power supply device can be downsized.
- chain heat conduction between a plurality of battery cells can be effectively prevented, and the battery module can be miniaturized.
- FIG. 1 is an external perspective view of the battery module 100 according to the present embodiment
- FIG. 2 is a plan view of the battery module 100 of FIG. 1 and 2 and FIGS. 5 to 7, 9 to 11, 13 and 15, which will be described later, as indicated by arrows X, Y and Z
- three directions orthogonal to each other are the X direction and the Y direction.
- the Z direction is a direction orthogonal to the horizontal plane. Further, the direction in which the arrow Z faces is upward.
- a plurality (18 in this example) of battery cells 10 are arranged in the X direction.
- the shape of the battery cell 10 is not particularly limited, and the battery cell 10 having a vertical cross section such as a vertical cross section such as a trapezoid, a parallelogram, or a wedge may be used. Further, a cylindrical or laminated battery cell 10 may be used. In this example, a battery cell 10 having a flat and substantially rectangular parallelepiped shape is used.
- the pair of end plates 92 have a substantially plate shape and are arranged in parallel to the YZ plane.
- the pair of upper end frames 93 and the pair of lower end frames 94 are arranged so as to extend in the X direction.
- Connection portions for connecting the pair of upper end frames 93 and the pair of lower end frames 94 are formed at the four corners of the pair of end plates 92.
- a pair of upper end frames 93 are attached to the upper connection portions of the pair of end plates 92, and the lower connections of the pair of end plates 92 are connected.
- a pair of lower end frames 94 are attached to the part.
- the some battery cell 10 is fixed integrally in the state arrange
- separators S1 and S2 are arranged between the plurality of battery cells 10.
- the separator S1 is an example of a first separator
- the separator S2 is an example of a second separator. The configuration and arrangement of the separators S1 and S2 will be described later.
- a rigid printed circuit board (hereinafter abbreviated as a printed circuit board) 21 is attached to one end plate 92.
- a protection member 95 having a pair of side surface portions and a bottom surface portion is attached to the end plate 92 so as to protect both end portions and the lower portion of the printed circuit board 21.
- the printed circuit board 21 is protected by a protection member 95.
- a detection circuit 20 and a communication circuit 24 are mounted on the printed circuit board 21.
- the plurality of battery cells 10 are arranged on the cooling plate 96.
- the cooling plate 96 is an example of a heat absorbing member.
- the cooling plate 96 has a refrigerant inlet 96a and a refrigerant outlet 96b. Inside the cooling plate 96, a refrigerant passage 97 (see FIG. 5 described later) connected to the refrigerant inlet 96a and the refrigerant outlet 96b is formed.
- a coolant such as cooling water flows into the coolant inlet 96a
- the coolant passes through the coolant passage 97 inside the cooling plate 96 and flows out from the coolant outlet 96b. Thereby, the cooling plate 96 is cooled.
- the plurality of battery cells 10 have a plus electrode 10a on the upper surface portion on one end side and the other end side in the Y direction, and a minus electrode 10b on the upper surface portion on the opposite side.
- Each electrode 10a, 10b is provided so as to protrude upward.
- a gas vent valve 10v is provided at the center of the upper surface of each battery cell 10.
- the battery cells 10 adjacent to each other are referred to as the first to Mth battery cells 10.
- M is a natural number of 2 or more, and is 18 in the examples of FIGS. 1 and 2.
- each battery cell 10 is arranged such that the positional relationship between the plus electrode 10 a and the minus electrode 10 b in the Y direction is opposite between adjacent battery cells 10.
- the plus electrode 10a of one battery cell 10 and the minus electrode 10b of the other battery cell 10 are close to each other, and the minus electrode 10b of one battery cell 10 and the other The positive electrode 10a of the battery cell 10 is close.
- the bus bar 40 made of a metal plate is attached to the two adjacent electrodes 10a and 10b.
- the some battery cell 10 is connected in series.
- a common bus bar 40 is attached to the negative electrode 10b of the first battery cell 10 and the positive electrode 10a of the second battery cell 10.
- a common bus bar 40 is attached to the negative electrode 10b of the second battery cell 10 and the positive electrode 10a of the third battery cell 10.
- a common bus bar 40 is attached to the minus electrode 10b of each odd-numbered battery cell 10 and the plus electrode 10a of the even-numbered battery cell 10 adjacent thereto.
- a common bus bar 40 is attached to the minus electrode 10b of each even-numbered battery cell 10 and the plus electrode 10a of the odd-numbered battery cell 10 adjacent thereto.
- bus bars 40 for connecting power lines D1 to D6 (see FIG. 12 described later) from the outside are attached to the plus electrode 10a of the first battery cell 10 and the minus electrode 10b of the Mth battery cell 10, respectively.
- bus bars 40 are arranged in two rows along the X direction on the plurality of battery cells 10.
- Two long flexible printed circuit boards (hereinafter abbreviated as FPC boards) 50 extending in the X direction are arranged inside the two rows of bus bars 40.
- One FPC board 50 is disposed between the gas vent valves 10v of the plurality of battery cells 10 and one row of the plurality of bus bars 40 so as not to overlap the gas vent valves 10v of the plurality of battery cells 10. .
- the other FPC board 50 is disposed between the gas vent valves 10v of the plurality of battery cells 10 and the other plurality of bus bars 40 so as not to overlap the gas vent valves 10v of the plurality of battery cells 10. Be placed.
- One FPC board 50 is commonly connected to one row of the plurality of bus bars 40. Similarly, the other FPC board 50 is commonly connected to the plurality of bus bars 40 in the other row. Each FPC board 50 is folded downward at the upper end portion of one end plate 92 and connected to the printed circuit board 21. A plurality of bus bars 40 are electrically connected to the printed circuit board 21 via the two FPC boards 50, respectively.
- the detection circuit 20 on the printed circuit board 21 detects the terminal voltage of each battery cell 10.
- separators S1 and S2 are arranged between the plurality of battery cells 10. At least one battery cell 10 is cooled by the separator S1.
- the separator S ⁇ b> 2 suppresses heat conduction between adjacent battery cells 10. Details of the separators S1 and S2 will be described below.
- FIG. 3 is an external perspective view of the separator S1
- FIG. 4 is an external perspective view of the separator S2.
- a pair of surfaces parallel to the YZ plane of each battery cell 10 is referred to as a side surface.
- the side surface close to the end plate 92 to which the printed circuit board 21 is not attached is referred to as one side surface
- a pair of surfaces parallel to the XY plane of each battery cell 10 are referred to as an upper surface and a bottom surface, respectively.
- One side surface of one battery cell 10 and the other side surface of another battery cell 10 adjacent to the battery cell 10 face each other.
- the odd-numbered battery cells 10 are referred to as (2k-1) th battery cells 10 and the even-numbered battery cells 10 are referred to as 2k-th battery cells 10 as necessary.
- k is an arbitrary natural number of 1 or more.
- the separator S1 has a rectangular plate-shaped side surface portion S1a, and a bottom surface portion S1b is integrally provided so as to protrude vertically from the lower end of the side surface portion S1a to one surface side of the side surface portion S1a. It is done.
- the side surface portion S1a contacts at least one of the adjacent battery cells 10, and the bottom surface portion S1b releases heat transferred from the battery cell 10 to the side surface portion S1a.
- the side surface portion S1a is an example of a contact portion
- the bottom surface portion S1b is an example of a discharge portion.
- the area of the side surface portion S1a is substantially equal to the area of one side surface of the battery cell 10.
- the separator S1 is formed from a material having high thermal conductivity such as aluminum or copper. Moreover, in order to ensure the electrical insulation of parts other than the electrodes 10a and 10b connected to each other between the adjacent battery cells 10, the separator S1 preferably has an electrical insulation. For example, the surface of the separator S1 is alumite-treated so that the separator S1 has electrical insulation. If the surface of each battery cell 10 is electrically insulated, the separator S1 may not have electrical insulation.
- the separator S2 has a rectangular plate-shaped side surface S2a, and a pair of protrusions so as to protrude vertically from the upper end of the side surface S2a to one side and the other side of the side surface S2a.
- the part S2b is provided integrally.
- the area of the side surface portion S2a is substantially equal to the area of one side surface of the battery cell 10.
- the thickness of the side surface portion S2a may be the same as or different from the thickness of the side surface portion S1a.
- Separator S2 is formed from material with low heat conductivity, such as resin, for example. Therefore, the separator S2 has lower thermal conductivity than the separator S1.
- the separator S2 preferably has electrical insulation. As long as the surface of each battery cell 10 is electrically insulated, the separator S2 may not have electrical insulation.
- the separator S1 is used as the first separator and the separator S2 is used as the second separator, but the separators S1, S2 are such that the thermal conductivity of the separator S1 is lower than the thermal conductivity of the separator S2.
- the separator S2 may be used as the first separator, and the separator S1 may be used as the second separator.
- the side surface portion S2a of the separator S2 contacts at least one battery cell 10 of the adjacent battery cells 10, and the projecting portion S2b releases heat transmitted from the battery cell 10 to the side surface portion S2a. That is, the side surface portion S2a is an example of a contact portion, and the protruding portion S2b is an example of a discharge portion.
- FIG. 5 is a schematic side view showing a first arrangement example of the separators S1 and S2.
- FIG. 5, FIG. 6, FIG. 7, and FIGS. 9 to 11, which will be described later, the illustration of the end plate 92, the upper end frame 93, the pair of lower end frames 94 and the like is omitted.
- a plurality of separators S ⁇ b> 1 are arranged on the cooling plate 96 so as to correspond to the plurality of battery cells 10 in the X direction.
- the separators S1 corresponding to the odd-numbered battery cells 10 and the separators S1 corresponding to the even-numbered battery cells 10 are disposed in opposite directions in the X direction.
- the corresponding battery cell 10 is disposed on the bottom surface portion S1b of each separator S1.
- the bottom surface portion S1b of each separator S1 is disposed between the top surface of the cooling plate 96 and the bottom surface of each battery cell 10, and the bottom surface portion S1b of each separator S1 contacts the bottom surface of each battery cell 10 and the cooling plate. 96 is in contact with the top surface.
- the heat transferred from each battery cell 10 to the separator S1 is released from the bottom surface portion S1b.
- the heat released from the bottom surface portion S1b is absorbed by the cooling plate 96.
- An interposed member such as a heat conductive rubber is disposed between at least one of the bottom surface portion S1b of the separator S1 and the bottom surface of the battery cell 10 and between the bottom surface portion S1b of the separator S1 and the top surface of the cooling plate 96. Also good.
- the (2k-1) th and 2kth two battery cells 10 adjacent to each other constitute a battery cell pair.
- the 2k-th battery cell 10 of one battery cell pair and the (2k + 1) th battery cell 10 adjacent thereto are examples of a set of adjacent battery cells, and the space between these battery cells 10 is It is an example of the first space.
- (2k-1) th and 2kth battery cells 10 of one battery cell pair are examples of other battery cells adjacent to each other, and a space between these battery cells 10 is an example of a second space. It is.
- Contact S1a is an example of at least a part of the first separator disposed in the first space.
- the side surface portion S2a of the separator S2 is disposed between the other side surface of the (2k-1) th battery cell 10 and one side surface of the 2kth battery cell 10 of each battery cell pair.
- the protrusion S2b of each separator S2 is disposed so as to overlap the upper surfaces of the two battery cells 10 of each battery cell pair.
- the other side surface of the (2k-1) th battery cell 10 of each battery cell pair contacts the side surface portion S2a of the corresponding separator S2, and one side surface of the 2kth battery cell 10 is the side surface portion of the corresponding separator S2.
- Contact S2a is an example of at least a part of the second separator disposed in the second space.
- the separator S1 and S2 are alternately arranged in the space formed between the plurality of battery cells 10, the cooling effect of each battery cell 10 by the separator S1 and the heat between adjacent battery cells 10 by the separator S2 are obtained.
- the battery module 100 can be reduced in size without impairing the conduction suppressing effect.
- each battery cell 10 since the bottom surface of each battery cell 10 contacts the bottom surface portion S1b of the corresponding separator S1, the contact area between each battery cell 10 and each separator S1 is large. Therefore, the heat of each battery cell 10 is easily transmitted to the separator S1. Further, since the bottom surface portion S1b of the separator S1 is in surface contact with the upper surface of the cooling plate 96, heat is easily transmitted from the separator S1 to the cooling plate 96. As a result, each battery cell 10 can be efficiently cooled.
- FIG. 6 is a schematic side view showing a second arrangement example of the separators S1 and S2. The difference between the example of FIG. 6 and the example of FIG. 5 will be described.
- a side surface S2a of the separator S2 is disposed between the side surface S1a of the separator S1.
- This separator S2 is an example of another second separator.
- each battery cell is cooled by the separator S1, and heat conduction between adjacent battery cells 10 is suppressed by the separator S2, so that chain heat conduction between the plurality of battery cells 10 is effective. Is prevented. Further, since only the side surface portion S2a of the separator S2 is disposed between the (2k-1) th and 2kth battery cells 10, the battery module 100 can be reduced in size.
- the side surface portion S2a of the separator S2 is disposed so as to be sandwiched between the side surface portions S1a of the two separators S1 between adjacent battery cell pairs.
- FIG. 7 is a schematic side view showing a third arrangement example of the separators S1 and S2. The example of FIG. 7 will be described while referring to differences from the example of FIG. In the example of FIG. 7, the separator S1 corresponding to the (2k-1) th battery cell 10 of each battery cell pair is not provided.
- the heat of the 2k-th battery cell 10 of each battery cell pair is absorbed by the cooling plate 96 via the corresponding separator S1 as in the example of FIG.
- one side surface of the (2k-1) th battery cell 10 of each battery cell pair is in contact with the side surface portion S1a of the separator S1 corresponding to the adjacent (2k-2) th battery cell 10.
- the bottom surface of the (2k ⁇ 1) th battery cell 10 is in contact with the cooling plate 96.
- the heat of the (2k-1) th battery cell 10 is absorbed by the cooling plate 96 via the separator S1 corresponding to the (2k-2) th battery cell 10, and the cooling plate directly from the bottom surface thereof. 96 is absorbed.
- each battery cell is cooled by the separator S1, and heat conduction between adjacent battery cells 10 is suppressed by the separator S2, so that chain heat conduction between the plurality of battery cells 10 is suppressed. Is effectively prevented.
- the separator S2 is disposed between the (2k-1) th and 2kth battery cells 10, and one separator S1 is disposed between the 2kth and (2k + 1) th battery cells 10. Only the side surface portion S1a is arranged. Thereby, the battery module 100 can be further downsized. Moreover, since the number of separators S1 is reduced, manufacturing cost is reduced.
- FIG. 8 is an external perspective view showing another example of the separator S1.
- the separator S1 of FIG. 8 has the same configuration as the separator S1 of FIG. 3 except that a bottom surface S1c is provided so as to protrude from the lower end of the side surface S1a to the other surface side of the side surface S1a by a certain width.
- the bottom surface portions S1b and S1c are examples of the discharge portions.
- FIG. 9 is a schematic side view showing an arrangement example of the separator S1 of FIG.
- the (2k-1) th and 2kth two battery cells 10 adjacent to each other constitute a battery cell pair.
- the (2k-1) th and 2kth battery cells 10 of one battery cell pair are an example of a set of adjacent battery cells, and the space between these battery cells 10 is the first space. It is an example.
- the 2k-th battery cell 10 of one battery cell pair and the (2k + 1) -th battery cell 10 adjacent to the 2k-th battery cell 10 are another example of adjacent battery cells, and the space between these battery cells 10 is the first. It is an example of 2 spaces.
- a plurality of separators S1 are arranged so as to correspond to a plurality of battery cell pairs, respectively.
- the (2k-1) th battery cell 10 of each battery cell pair is disposed on the bottom surface portion S1b of the corresponding separator S1, and the 2kth battery cell 10 of each battery cell pair is the bottom surface portion of the corresponding separator S1.
- a bottom surface portion S1c is disposed between the top surface of the cooling plate 96 and the bottom surface of the (2k-1) th battery cell 10, and between the top surface of the cooling plate 96 and the bottom surface of the 2kth battery cell 10.
- a bottom surface portion S1b is disposed. Accordingly, the bottom surface portion S1c contacts the bottom surface of the (2k-1) th battery cell 10 and also contacts the top surface of the cooling plate 98, and the bottom surface portion S1b contacts the bottom surface of the 2kth battery cell 10 and the cooling plate. 98 contacts the top surface. Heat transmitted from each battery cell pair to the separator S1 is released from the bottom surface portions S1b and S1c.
- the heat released from the bottom surface portions S1b and S1c is absorbed by the cooling plate 96.
- An intermediate member such as heat conductive rubber is provided between at least one of the bottom surface portions S1b and S1c of the separator S1 and the bottom surface of the battery cell 10 and between the bottom surface portions S1b and S1c of the separator S1 and the upper surface of the cooling plate 96. May be arranged.
- the other side surface of the (2k-1) th battery cell 10 of each battery cell pair is in contact with the side surface portion S1a of the corresponding separator S1, and one side surface of the 2kth battery cell 10 of each battery cell pair is It contacts the side part S1a of the corresponding separator S1.
- the side surface portion S1a of the separator S1 is an example of at least a part of the first separator disposed in the first space.
- the side surface portion S2a of the separator S2 is disposed between the other side surface of the 2k-th battery cell 10 of each battery cell pair and one side surface of the (2k + 1) th battery cell 10 adjacent thereto.
- the other side surface of the 2k-th battery cell 10 of each battery cell pair and one side surface of the (2k + 1) -th battery cell 10 adjacent thereto are in contact with the side surface portion S2a of the separator S2.
- the side surface portion S2a of the separator S2 is an example of at least a part of the second separator disposed in the second space.
- each battery cell 10 is in contact with the side surface portion S1a of the separator S1. Thereby, each battery cell is cooled by separator S1. In addition, since heat conduction between adjacent battery cells 10 is suppressed by the separator S2, chain heat conduction between the plurality of battery cells 10 is effectively prevented.
- the battery module 100 can be further downsized.
- only the separator S1 of FIG. 3 is used as the first separator.
- only the separator S1 of FIG. 8 is used as the first separator.
- both the separator S1 of FIG. 3 and the separator S1 of FIG. 8 may be used.
- the separators S1 and S2 are formed so that the thermal conductivity of the separator S1 is lower than that of the separator S2, so that the separator S2 is used as the first separator, and the separator S1 is the first separator. It may be used as a second separator.
- heat is conducted from the battery cell 10 to the side surface portion S2a of the separator S2 when the side surface portion S2a of the separator S2 contacts one side surface or the other side surface of the battery cell 10. Further, when the protruding portion S2b comes into contact with the cooling gas, the heat transmitted from the battery cell 10 to the side surface portion S2a is released from the protruding portion S2b.
- the cooling plate 96 may not be provided. Further, a plurality of protrusions (see FIG. 10 described later) as cooling fins may be provided on the upper surface of the protrusion S2b of the separator S2.
- the bottom surface portions S1b and S1c are provided so as to extend integrally from one end to the other end of the bottom surface portion S1a, but the shape of the bottom surface portions S1b and S1c is not limited thereto. Absent. If the heat conduction between the bottom surface portions S1b and S1c and the cooling plate 96 can be ensured, for example, the bottom surface portions S1b and S1c each have a plurality of portions, like the protrusion S2b of the separator S2 in FIG. It may be provided so as to be separated. Moreover, when separator S1 is used as a 2nd separator, bottom part S1b and S1c do not need to be provided.
- a pair of protrusions S2b are provided at the upper end of the side surface S2a.
- the present invention is not limited to this, and extends integrally from one end of the upper end of the side surface S2a to the other end.
- Protrusion part S2b may be provided. That is, the separator S2 may have a shape in which the separator S1 of FIG. 8 is reversed in the vertical direction (Z direction). Similarly, the separator S2 may have a shape in which the separator S1 of FIG. 3 is reversed in the vertical direction (Z direction).
- the separator S2 when the separator S2 is used as the first separator, heat is more efficiently released from the protrusion S2b. Thereby, the cooling effect of the battery cell 10 becomes high. Further, when the separator S2 is used as the second separator, the protrusion S2b may not be provided.
- each battery cell 10 is cooled by the heat of the battery cell 10 being absorbed by the cooling plate 96 via the separator S1, but the battery cell 10
- the cooling method is not limited to this.
- FIG. 10 is a diagram for explaining another cooling method of the battery cell 10. The example of FIG. 10 will be described while referring to differences from the example of FIG.
- the separator S1 used in the example of FIG. 10 is different from the separator S1 of FIG. 9 in the following points.
- a plurality of protrusions are provided on the lower surfaces of the bottom surface portions S1b and S1c.
- the cooling plate 96 is not provided.
- the plurality of protrusions provided on the bottom surface portions S1b and S1c of each separator S1 function as cooling fins, and heat transmitted from each battery cell 10 to the separator S1 is released from the bottom surface portions S1b and S1c. Thereby, each battery cell 10 is cooled.
- a cooling gas (hereinafter referred to as a cooling gas) is supplied so as to be in contact with the lower surfaces of the bottom surface portions S1b and S1c of each separator S1. In this case, heat is more efficiently released from the bottom surface portions S1b and S1c. Thereby, each battery cell 10 can be cooled more efficiently.
- each battery cell is cooled by the separator S1, and heat conduction between adjacent battery cells 10 is suppressed by the separator S2, so that chain heat conduction between the plurality of battery cells 10 is effective. Is prevented.
- the separator S2 is disposed between the 2kth and (2k + 1) th battery cells 10, and one separator S1 is disposed between the (2k-1) th and 2kth battery cells 10. Only the side surface portion S1a is arranged. Further, in this example, the cooling plate 96 is not provided. Thereby, the battery module 100 can be further downsized.
- FIG. 11 is a schematic side view for explaining another cooling method of the battery cell 10. The difference between the example of FIG. 11 and the example of FIG. 9 will be described.
- the separator S1 used in the example of FIG. 11 is different from the separator S1 of FIG. 9 in the following points.
- the side surface S1a is provided so as to be bent in an uneven shape.
- the separator S1 may be formed of a material having a high thermal conductivity such as aluminum or copper, like the separator S1 of FIGS. 3 and 8, or the thermal conductivity of a resin or the like like the separator S2 of FIG. May be formed of a low material.
- the thermal conductivity of the material constituting the separator S1 is the same as or lower than the thermal conductivity of the material constituting the separator S2, the shape of the separators S1 and S2 is different, so that the separator S1 is more than the separator S2. It becomes easy to conduct the heat of the battery cell 10 to another substance (in this example, a cooling gas). Therefore, the thermal conductivity of the separator S1 is higher than the thermal conductivity of the separator S2. In this example, separator S1 does not need to have bottom part S1b and S1c.
- the cooling plate 96 is not provided.
- a gap SE corresponding to the unevenness of the side surface portion S1a of the separator S1 is provided between the other side surface of the (2k-1) th battery cell 10 and one side surface of the 2kth battery cell 10 of each battery cell pair. It is formed as a gas passage.
- a cooling gas is supplied to the gap SE. Thereby, the cooling gas contacts one side surface or the other side surface of each battery cell 10, and the heat of each battery cell 10 is absorbed by the cooling gas. Thereby, each battery cell 10 is cooled.
- the thermal conductivity of the separator S1 is higher than the thermal conductivity of the separator S2.
- each battery cell is cooled by the separator S1, and heat conduction between adjacent battery cells 10 is suppressed by the separator S2, so that chain heat conduction between the plurality of battery cells 10 is effective. Is prevented.
- the separator S2 is disposed between the 2kth and (2k + 1) th battery cells 10, and one separator S1 is disposed between the (2k-1) th and 2kth battery cells 10. Only the side surface portion S1a is arranged. Further, in this example, the cooling plate 96 is not provided. Thereby, the battery module 100 can be further downsized.
- the separator S1 is formed of a material having low thermal conductivity, thermal conduction between the (2k-1) th and 2kth battery cells 10 is also suppressed. As a result, chain heat conduction between the plurality of battery cells 10 can be effectively prevented while maintaining the cooling effect of each battery cell 10.
- the separator S2 may be provided with an uneven shape.
- the separator S2 has higher thermal conductivity than the separator S1, the separator S2 is used as the first separator, and the separator S1 is used as the second separator.
- FIG. 12 is a plan view showing an example of the bus bar 40 used in the present embodiment.
- FIG. 13 is a schematic plan view showing the bus bar 40 attached to the plurality of battery cells 10.
- the bus bar 40 includes a rectangular plate-like base portion 41 and an attachment piece 42.
- the base 41 has regions 41a and 41b.
- the region 41a is made of, for example, aluminum
- the region 41b is made of, for example, copper.
- the base portion 41 is formed from two kinds of materials. As long as it is possible to prevent electrical contact between the bus bar 40 and the electrodes 10a and 10b of the battery cell 10, the base portion 41 may be formed of a single material.
- the attachment piece 42 is formed so as to protrude from the long side of the region 41 b of the base portion 41.
- the base portion 41 is formed with a perfect circular electrode connection hole 43a and an oval electrode connection hole 43b extending in the X direction (see FIG. 13).
- each bus bar 40 is attached to the FPC board 50 by soldering, for example.
- the plus electrode 10 a and the minus electrode 10 to be connected to each other in the adjacent battery cells 10 are fitted into the electrode connection holes 43 a and 43 b of the bus bar 40.
- the interval between adjacent battery cells 10 differs depending on the number and type of separators S1 and S2.
- the interval between the adjacent battery cells 10 is different between a location where the side surface portion S1a of the two separators S1 is disposed and a location where the side surface portion S2a of the one separator S2 is disposed.
- interval of the adjacent battery cell 10 differs in the location where side part S1a of separator S1 is arrange
- an interelectrode distance varies.
- one of the plus electrode 10a and the minus electrode 10 to be connected to each other can be arranged at an arbitrary position in the electrode connection hole 43b formed in an oval shape. Therefore, the common bus bar 40 can be used even when the distance between the electrodes varies.
- FIG. 14 is a schematic plan view showing another example of the bus bar 40.
- the bus bar 40 in FIG. 14A has the same configuration as the bus bar 40 in FIG. 12 except that the electrode connection hole 43a is formed in an oval shape extending in the Y direction (see FIG. 13). Due to manufacturing errors or assembly errors, the positions of the plus electrode 10a and the minus electrode 10b to be connected to each other in the adjacent battery cells 10 may be shifted in the Y direction. Therefore, when the bus bar 40 of FIG. 14A is used, the direction of the bus bar 40 can be adjusted in a state where the bus bar 40 is fitted in the plus electrode 10a and the minus electrode 10b of the adjacent battery cells 10. .
- the direction of the bus bar 40 can be kept constant. Therefore, it is possible to prevent variations in the directions of the plurality of bus bars 40. As a result, the FPC board 50 is prevented from being distorted.
- the bus bar 40 in FIG. 14B has the same configuration as the bus bar 40b in FIG. 12 except that a pair of circular electrode connection holes 43c are integrally formed instead of the oval electrode connection holes 43b.
- one of the plus electrode 10a and the minus electrode 10b to be connected to each other is fitted into the electrode connection hole 43a, and the other is selectively fitted into one of the pair of electrode connection holes 43c.
- the common bus bar 40 can be used.
- the bus bar 40 of FIG. 14C is identical to the bus bar 40 of FIG. 14B except that two circular electrode connection holes 43d are formed integrally with each other instead of the true circular electrode connection hole 43a. It has the same configuration.
- one of the positive electrode 10a and the negative electrode 10b to be connected to each other is selectively fitted into one of the pair of electrode connection holes 43d, and the other is selectively selected to one of the pair of electrode connection holes 43c. It is inserted in. Thereby, even when there are 2 to 4 distances between the electrodes, the common bus bar 40 can be used.
- FIG. 15 is a schematic plan view showing another arrangement example of the plus electrode 10a and the minus electrode 10b of each battery cell 10.
- a line hereinafter, referred to as a center line
- CL passing through the center of one surface and the other surface perpendicular to the X direction of each battery cell 10 is shown.
- the plurality of battery cells 10 are arranged so that the intervals between adjacent battery cells 10 are alternately R1 and R2.
- the axial center of the positive electrode 10a and the axial center of the negative electrode 10b of each battery cell 10 are shifted from the center line C1 by a distance t so as to approach one side surface or the other side surface of each battery cell 10.
- each battery cell 10 is D
- the inter-electrode distance at the location where the interval between adjacent battery cells is R1
- the inter-electrode distance at the location where the interval between adjacent battery cells is R2 is W2.
- the distance t is set so that the inter-electrode distance W1 is equal to the inter-electrode distance W2. Therefore, the distance t is set so as to satisfy the following expression.
- the battery system according to the present embodiment includes the battery module 100 according to the first embodiment.
- FIG. 16 is a schematic plan view showing the configuration of the battery system according to the second embodiment.
- the battery system 500 includes battery modules 100a, 100b, 100c, and 100d, a battery ECU 101, a contactor 102, an HV (High Voltage) connector 520, and a service plug 530.
- the battery modules 100a to 100d have the same configuration as the battery module 100 according to the first embodiment. In this case, the battery modules 100a to 100d may have any of the configurations shown in FIGS. 5 to 7 and FIGS. 9 to 11.
- the number and arrangement of the battery modules 100a to 100d are not limited to this example, and can be changed as appropriate.
- the highest potential positive electrode 10a is referred to as a high potential terminal 10A
- the lowest potential negative electrode 10b is referred to as a low potential terminal 10B.
- the end plate 92 to which the printed circuit board 21 is attached is called an end plate 92A
- the end plate 92 to which the printed circuit board 21 is not attached is called an end plate. Called 92B.
- Casing 550 has side portions 550a, 550b, 550c, and 550d.
- the side surface portions 550a and 550c are parallel to each other, and the side surface portions 550b and 550d are parallel to each other and perpendicular to the side surface portions 550a and 550c.
- the battery modules 100a and 100b are arranged in a line along the side surface portion 550a.
- the battery modules 100a and 100b are arranged so that the end plate 92B of the battery module 100a and the end plate 92A of the battery module 100b face each other with a space therebetween.
- the end plate 92A of the battery module 100a is directed to the side surface portion 550d
- the end plate 92B of the battery module 100b is directed to the side surface portion 550b.
- the battery modules 100c and 100d are arranged in a line in parallel with the battery modules 100a and 100b.
- the battery modules 100c and 100d are arranged so that the end plate 92A of the battery module 100c and the end plate 92B of the battery module 100d face each other with a space therebetween.
- the end plate 92B of the battery module 100c is directed to the side surface portion 550d
- the end plate 92A of the battery module 100d is directed to the side surface portion 550b.
- the battery ECU 101, the service plug 530, the HV connector 520, and the contactor 102 are arranged in this order from the side surface portion 550d to the side surface portion 550b in the region between the battery modules 100c, 100d and the side surface portion 550c.
- One end of the power line D1 is connected to the bus bar 40 attached to the low potential terminal 10B of the battery module 100a.
- the other end of the power line D1 is connected to the bus bar 40 attached to the high potential terminal 10A of the battery module 100b.
- the low potential terminal 10B of the battery module 100a and the high potential terminal 10A of the battery module 100b are electrically connected to each other.
- harnesses or lead wires are used as the power lines D1 and D2 and power lines D3 to D7 described later.
- a long bus bar may be used instead of the power lines D1 and D2.
- One end of the power line D2 is connected to the bus bar 40a attached to the high potential terminal 10A of the battery module 100c.
- the other end of the power line D2 is connected to the bus bar 40a attached to the low potential terminal 10B of the battery module 100d.
- the high potential terminal 10A of the battery module 100c and the low potential terminal 10B of the battery module 100d are electrically connected to each other.
- One end of the power line D3 is connected to the bus bar 40a attached to the high potential terminal 10A of the battery module 100a.
- One end of the power line D4 is connected to the bus bar 40a attached to the low potential terminal 10B of the battery module 100c.
- the other ends of the power lines D3 and D4 are connected to the service plug 530.
- the battery modules 100a, 100b, 100c, and 100d are connected in series.
- the potential of the high potential terminal 10A of the battery module 100d is the highest, and the potential of the low potential terminal 10B of the battery module 100b is the lowest.
- the service plug 530 is turned off by an operator when the battery system 500 is maintained, for example.
- the service plug 530 is turned off, the series circuit composed of the battery modules 100a and 100b and the series circuit composed of the battery modules 100c and 100d are electrically separated. In this case, the current path between the plurality of battery modules 100a to 100d is interrupted. This ensures safety during maintenance.
- One end of the power line D5 is connected to the bus bar 40a attached to the low potential terminal 10B of the battery module 100b.
- One end of the power line D6 is connected to the bus bar 40a attached to the high potential terminal 10A of the battery module 100d.
- the other ends of power lines D5 and D6 are connected to contactor 102.
- Contactor 102 is connected to HV connector 520 through power lines D7 and D8.
- the HV connector 520 is connected to an external load.
- the battery module 100b is connected to the HV connector 520 via the power lines D5 and D7, and the battery module 100d is connected to the HV connector 520 via the power lines D6 and D8.
- the battery modules 100a to 100d are charged with the contactor 102 turned on.
- the contactor 102 is turned off, the connection between the battery module 100b and the HV connector 520 and the connection between the battery module 100d and the HV connector 520 are cut off.
- the contactor 102 is also turned off by the operator together with the service plug 530. In this case, the current path between the plurality of battery modules 100a to 100d is reliably interrupted. Thereby, safety at the time of maintenance is sufficiently ensured.
- the total voltage of the series circuit including the battery modules 100a and 100b is equal to the total voltage of the series circuit including the battery modules 100c and 100d. This prevents a high voltage from being generated in the battery system 500 during maintenance.
- the printed circuit board 21 (see FIG. 1 and the like) of the battery module 100a and the printed circuit board 21 of the battery module 100b are connected to each other via a communication line P1.
- the printed circuit board 21 of the battery module 100a and the printed circuit board 21 of the battery module 100c are connected to each other via the communication line P2.
- the printed circuit board 21 of the battery module 100c and the printed circuit board 21 of the battery module 100d are connected to each other via a communication line P3.
- the printed circuit board 21 of the battery module 100d is connected to the battery ECU 101 via the communication line P4.
- a bus is configured by the communication lines P1 to P4.
- harnesses are used as the communication lines P1 to P4.
- Each communication circuit 24 provides information (terminal voltage, current, temperature, etc.) regarding each battery cell 10 to the other communication circuit 24 or the battery ECU 101.
- information regarding the battery cell 10 is referred to as cell information.
- the battery ECU 101 calculates, for example, the charge amount of each battery cell 10 of the battery modules 100a to 100d based on the cell information given from the communication circuit 24 of the battery modules 100a to 100d, and the battery module 100a based on the charge amount. Charge / discharge control of ⁇ 100d is performed. Further, the battery ECU 101 detects an abnormality of the battery modules 100a to 100d based on the cell information given from the communication circuit 24 of the battery modules 100a to 100d. The abnormality of the battery modules 100a to 100d is, for example, overdischarge, overcharge or temperature abnormality of the battery cell 10.
- the battery ECU 101 calculates the charge amount of each battery cell 10 and detects overdischarge, overcharge, temperature abnormality, etc. of each battery cell 10, but is not limited to this.
- the communication circuit 24 of the battery modules 100a to 100d may calculate the charge amount of each battery cell 10 and detect overdischarge, overcharge, temperature abnormality, etc. of the battery cell 10, and give the result to the battery ECU 101.
- a gas supply mechanism for example, a fan for supplying a cooling gas to the housing 550 is provided.
- the battery system 500 according to the present embodiment is provided with the battery module 100 according to the first embodiment. Therefore, chain heat conduction between the plurality of battery cells 10 can be effectively prevented, and the battery module 100 can be downsized. Therefore, the reliability of the battery system 500 is improved and the battery system 500 can be downsized.
- the electric vehicle and the moving body according to the present embodiment include battery system 500 according to the second embodiment.
- an electric vehicle will be described as an example of an electric vehicle.
- FIG. 17 is a block diagram showing a configuration of an electric automobile according to the third embodiment.
- electric vehicle 600 according to the present embodiment includes a vehicle body 610.
- the vehicle body 610 is provided with the battery system 500, the power conversion unit 601, the motor 602, the drive wheel 603, the accelerator device 604, the brake device 605, the rotation speed sensor 606, and the main control unit 608.
- motor 602 is an alternating current (AC) motor
- power conversion unit 601 includes an inverter circuit.
- the battery system 500 is connected to the motor 602 via the power converter 601 and also connected to the main controller 608.
- the battery ECU 101 (FIG. 16) of the battery system 500 calculates the charge amount of each battery cell 10 based on the terminal voltage of each battery cell 10.
- the charge amount of each battery cell 10 is given to the main control unit 608 from the battery ECU 101.
- an accelerator device 604, a brake device 605, a rotation speed sensor 606, and a start instruction unit 607 are connected to the main control unit 608.
- the main control unit 608 includes, for example, a CPU and a memory, or a microcomputer.
- the accelerator device 604 includes an accelerator pedal 604a included in the electric automobile 600 and an accelerator detection unit 604b that detects an operation amount (depression amount) of the accelerator pedal 604a. If the user operates the accelerator pedal 604a with the ignition key of the start instruction unit 607 turned on, the accelerator detection unit 604b detects the amount of operation of the accelerator pedal 604a based on the state in which the user is not operating. The detected operation amount of the accelerator pedal 604a is given to the main control unit 608.
- the brake device 605 includes a brake pedal 605a included in the electric automobile 600 and a brake detection unit 605b that detects an operation amount (depression amount) of the brake pedal 605a by the user.
- an operation amount depression amount
- the operation amount is detected by the brake detection unit 605b.
- the detected operation amount of the brake pedal 605a is given to the main control unit 608.
- the rotation speed sensor 606 detects the rotation speed of the motor 602. The detected rotation speed is given to the main control unit 608.
- the main control unit 608 is given the charge amount of each battery cell, the operation amount of the accelerator pedal 604a, the operation amount of the brake pedal 605a, and the rotation speed of the motor 602.
- the main control unit 608 performs charge / discharge control of the plurality of battery cells 10 and power conversion control of the power conversion unit 601 based on these pieces of information. For example, when the electric vehicle 600 is started and accelerated based on the accelerator operation, the power of the plurality of battery cells 10 is supplied from the battery system 500 to the power conversion unit 601.
- the main control unit 608 calculates a rotational force (command torque) to be transmitted to the drive wheels 603 based on the given operation amount of the accelerator pedal 604a, and uses the command torque as the command torque.
- the control signal based on this is given to the power converter 601.
- the power conversion unit 601 that has received the control signal converts the power supplied from the battery system 500 into power (drive power) necessary for driving the drive wheels 603. As a result, the driving power converted by the power converter 601 is supplied to the motor 602, and the rotational force of the motor 602 based on the driving power is transmitted to the driving wheels 603.
- the motor 602 functions as a power generator.
- the power conversion unit 601 converts the regenerative power generated by the motor 602 into power suitable for charging the plurality of battery cells 10 and supplies the converted power to the plurality of battery cells 10. Thereby, the plurality of battery cells 10 are charged.
- the electric vehicle 600 according to the present embodiment uses the battery system 500 according to the second embodiment. Therefore, chain heat conduction between the plurality of battery cells 10 can be effectively prevented, and the battery module 100 can be downsized. Therefore, the reliability of the electric automobile 600 is improved and the electric automobile 600 can be downsized.
- the battery system 500 according to the third embodiment may be mounted on another mobile body such as a ship, an aircraft, an elevator, or a walking robot.
- a ship equipped with the battery system 500 includes, for example, a hull instead of the vehicle body 610 in FIG. 17, a screw instead of the driving wheel 603, an acceleration input unit instead of the accelerator device 604, and a brake device 605.
- a deceleration input unit is provided.
- the driver operates the acceleration input unit instead of the accelerator device 604 when accelerating the hull, and operates the deceleration input unit instead of the brake device 605 when decelerating the hull.
- the hull corresponds to the moving main body
- the motor corresponds to the power source
- the screw corresponds to the drive unit.
- the ship does not have to include a deceleration input unit.
- the motor receives electric power from the battery system 500 and converts the electric power into power, and the hull moves by rotating the screw with the converted power.
- an aircraft equipped with the battery system 500 includes, for example, a fuselage instead of the vehicle body 610 in FIG. 17, a propeller instead of the driving wheel 603, an acceleration input unit instead of the accelerator device 604, and a brake.
- a deceleration input unit is provided instead of the device 605.
- the airframe corresponds to the moving main body
- the motor corresponds to the power source
- the propeller corresponds to the drive unit.
- the aircraft may not include a deceleration input unit.
- the motor receives electric power from the battery system 500 and converts the electric power into motive power, and the propeller is rotated by the converted motive power, whereby the airframe moves.
- the elevator equipped with the battery system 500 includes, for example, a saddle instead of the vehicle body 610 in FIG. 17, a lifting rope attached to the saddle instead of the driving wheel 603, and an acceleration input unit instead of the accelerator device 604. And a deceleration input unit instead of the brake device 605.
- the kite corresponds to the moving main body
- the motor corresponds to the power source
- the lifting rope corresponds to the drive unit.
- the motor receives electric power from the battery system 500 and converts the electric power into motive power, and the elevating rope is wound up by the converted motive power, so that the kite moves up and down.
- a walking robot equipped with the battery system 500 includes, for example, a torso instead of the vehicle body 610 in FIG. 17, a foot instead of the driving wheel 603, an acceleration input unit instead of the accelerator device 604, and a brake device 605.
- a deceleration input unit is provided instead of.
- the body corresponds to the moving main body
- the motor corresponds to the power source
- the foot corresponds to the drive unit.
- the motor receives electric power from the battery system 500 and converts the electric power into power, and the torso moves by driving the foot with the converted power.
- the power source receives power from the battery system 500 and converts the power into power, and the drive unit is moved by the power converted by the power source. Move.
- the power supply device includes a battery system 500 according to the second embodiment.
- FIG. 18 is a block diagram showing a configuration of a power supply device according to the fourth embodiment.
- the power supply device 700 includes a power storage device 710 and a power conversion device 720.
- the power storage device 710 includes a battery system group 711 and a controller 712.
- the battery system group 711 includes a plurality of battery systems 500 according to the third embodiment. Between the plurality of battery systems 500, the plurality of battery cells 10 may be connected to each other in parallel, or may be connected to each other in series.
- the controller 712 is an example of a system control unit, and includes, for example, a CPU and a memory, or a microcomputer.
- the controller 712 is connected to the battery ECU 101 (FIG. 16) of each battery system 500.
- the battery ECU 101 of each battery system 500 calculates the charge amount of each battery cell 10 based on the terminal voltage of each battery cell 10, and gives the calculated charge amount to the controller 712.
- the controller 712 controls the power conversion device 720 based on the charge amount of each battery cell 10 given from each battery ECU 101, thereby controlling the discharge or charging of the plurality of battery cells 10 included in each battery system 500. Do.
- the power converter 720 includes a DC / DC (DC / DC) converter 721 and a DC / AC (DC / AC) inverter 722.
- the DC / DC converter 721 has input / output terminals 721a and 721b, and the DC / AC inverter 722 has input / output terminals 722a and 722b.
- the input / output terminal 721 a of the DC / DC converter 721 is connected to the battery system group 711 of the power storage device 710.
- the input / output terminal 721b of the DC / DC converter 721 and the input / output terminal 722a of the DC / AC inverter 722 are connected to each other and to the power output unit PU1.
- the input / output terminal 722b of the DC / AC inverter 722 is connected to the power output unit PU2 and to another power system.
- the power output units PU1, PU2 include, for example, outlets.
- various loads are connected to the power output units PU1 and PU2.
- Other power systems include, for example, commercial power sources or solar cells. This is an external example in which power output units PU1, PU2 and another power system are connected to a power supply device.
- the DC / DC converter 721 and the DC / AC inverter 722 are controlled by the controller 712, whereby the plurality of battery cells 10 included in the battery system group 711 are discharged and charged.
- DC / DC direct current / direct current
- DC / AC direct current / alternating current
- the power DC / DC converted by the DC / DC converter 721 is supplied to the power output unit PU1.
- the power DC / AC converted by the DC / AC inverter 722 is supplied to the power output unit PU2.
- DC power is output to the outside from the power output unit PU1, and AC power is output to the outside from the power output unit PU2.
- the electric power converted into alternating current by the DC / AC inverter 722 may be supplied to another electric power system.
- the controller 712 performs the following control as an example of control related to discharging of the plurality of battery cells 10 included in each battery system 500. At the time of discharging the battery system group 711, the controller 712 determines whether or not to stop discharging based on the charge amount of each battery cell 10 given from each battery ECU 101 (FIG. 16), and performs power conversion based on the determination result. Control device 720. Specifically, when the charge amount of any one of the plurality of battery cells 10 (FIG. 16) included in the battery system group 711 becomes smaller than a predetermined threshold value, the controller 712 discharges. Is controlled or the DC / DC converter 721 and the DC / AC inverter 722 are controlled so that the discharge current (or discharge power) is limited. Thereby, overdischarge of each battery cell 10 is prevented.
- the controller 712 performs the following control as an example of control related to charging of the plurality of battery cells 10 included in each battery system 500.
- the controller 712 determines whether or not to stop charging based on the charge amount of each battery cell 10 given from each battery ECU 101 (FIG. 16), and performs power conversion based on the determination result.
- Control device 720 Specifically, when the charge amount of any one of the plurality of battery cells 10 included in the battery system group 711 is greater than a predetermined threshold value, the controller 712 stops charging.
- the DC / DC converter 721 and the DC / AC inverter 722 are controlled so that the charging current (or charging power) is limited. Thereby, overcharge of each battery cell 10 is prevented.
- the battery system 500 according to the second embodiment is used for the power supply device 700 according to the present embodiment. Therefore, chain heat conduction between the plurality of battery cells 10 can be effectively prevented, and the battery module 100 can be downsized. Therefore, the reliability of the power supply device 700 is improved and the power supply device 700 can be downsized.
- the controller 712 may have the same function as the battery ECU 101 instead of the battery ECU 101 provided in each battery system 500.
- the power conversion apparatus 720 may include only one of the DC / DC converter 721 and the DC / AC inverter 722. Further, the power conversion device 720 may not be provided as long as power can be supplied between the power supply device 700 and the outside.
- 18 is provided with a plurality of battery systems 500, but is not limited thereto, and only one battery system 500 may be provided.
- all the battery cells 10 are connected in series. However, not limited to this, some or all of the battery cells 10 are connected in parallel. May be.
- all the battery modules 100 are connected in series. However, the present invention is not limited to this, and some or all of the battery modules 100 may be connected in parallel. Further, the number of battery cells 10 of each battery module 100 can be arbitrarily changed.
- the cooling plate 96 is used as the heat absorbing member, but the heat absorbing member is not limited to this, and for example, a pipe through which a cooling gas passes may be used as the heat absorbing member.
- the battery cell 10 having a flat and substantially rectangular parallelepiped shape is used.
- the battery cell 10 having a cylindrical shape or a laminated battery cell 10 may be used.
- the battery module 100 is an example of a battery module
- the battery cell 10 is an example of a battery cell
- the separator S1 is an example of a first separator
- the separator S2 is an example of a second separator.
- the side surface portion S1a is an example of a contact portion
- the bottom surface portions S1b and S1c are examples of a discharge portion
- the cooling plate 96 is an example of a heat absorbing member.
- the battery system 500 is an example of a battery system
- the electric automobile 600 is an example of an electric vehicle and a moving body
- the motor 602 is an example of a motor and a power source
- the driving wheel 603 is an example of a driving wheel and a driving unit.
- the vehicle body 610 is an example of a moving main body
- the power storage device 710 is an example of a power storage device
- the controller 712 is an example of a control unit
- the power supply device 700 is an example of a power supply device
- power conversion Device 720 is an example of a power converter.
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Abstract
バッテリモジュールは、複数のバッテリセルと、少なくとも1つのバッテリセルを冷却するための少なくとも1つの第1のセパレータと、第1のセパレータよりも低い熱伝導性を有する少なくとも1つの第2のセパレータとを備える。複数のバッテリセルのうち隣り合う一の組のバッテリセルの間に第1のスペースが形成される。複数のバッテリセルのうち隣り合う他の組のバッテリセルの間に第2のスペースが形成される。第1のスペースに一の第1のセパレータの少なくとも一部が配置される。第2のスペースに一の第2のセパレータの少なくとも一部が配置されかつ第2のスペースに他の第1のセパレータは配置されない。
Description
本発明は、バッテリモジュール、それを備えるバッテリシステム、電動車両、移動体、電力貯蔵装置および電源装置に関する。
電動自動車等の移動体または電力を貯蔵する電源装置には、充放電可能な複数のバッテリセルを含むバッテリモジュールが用いられる。このようなバッテリモジュールにおいては、各バッテリセルの温度上昇を抑制するため、各バッテリセルから発生する熱を放出する必要がある。
例えば、特許文献1に記載される組電池においては、複数の角型電池が互いに積層され、隣り合う角型電池間に吸熱プレートが配置される。各吸熱プレートの四隅に設けられた貫通孔に冷却パイプが挿通される。冷却パイプは冷却機構に接続され、冷却機構から冷却パイプに冷却液が供給される。これにより、吸熱プレートを介して各角型電池が冷却される。
また、特許文献2に記載される組電池においては、複数の電池が互いに積層され、隣り合う電池間にスペーサが配置される。スペーサは、伝熱部としての2枚の金属板間に断熱部としての樹脂シートが挟まれた構成を有する。各電池により発生される熱は、スペーサの金属板を介して、冷媒流通経路が形成された底板に伝えられる。これにより、各電池が冷却される。
特開2009-9889号公報
特開2010-218716号公報
しかしながら、特許文献1の組電池においては、複数の角型電池間における連鎖的な熱伝導を防止し得る余地がある。一方、特許文献2の組電池においては、複数の電池間における連鎖的な熱伝導を防止可能である。しかしながら、組電池のさらなる小型化が求められる。
本発明の目的は、複数のバッテリセル間における熱伝導の連鎖を防止することができるとともに小型化が可能なバッテリモジュール、バッテリシステム、電動車両、移動体、電力貯蔵装置および電源装置を提供することである。
本発明の一局面に従うバッテリモジュールは、複数のバッテリセルと、少なくとも1つのバッテリセルを冷却するための少なくとも1つの第1のセパレータと、第1のセパレータよりも低い熱伝導性を有する少なくとも1つの第2のセパレータとを備え、複数のバッテリセルのうち隣り合う一の組のバッテリセルの間に第1のスペースが形成され、複数のバッテリセルのうち隣り合う他の組のバッテリセルの間に第2のスペースが形成され、第1のスペースに一の第1のセパレータの少なくとも一部が配置され、第2のスペースに一の第2のセパレータの少なくとも一部が配置されかつ第2のスペースに他の第1のセパレータは配置されないものである。ここで、熱伝導性とは、一の物質から他の物質に熱を伝導させる能力をいい、例えば、一のバッテリセルから熱吸収部材または気体に熱を伝導させる能力をいう。第1および第2のセパレータの熱伝導性の違いは、材料固有の熱伝導率の違いまたは形状等の違いによる熱吸収部材または気体等の他の物質への熱はけ能力の違いによって生じ、セパレータ全体としての熱はけ能力の違いに相当する。
そのバッテリモジュールにおいては、複数のバッテリセルのうち隣り合う一の組のバッテリセル間に第1のスペースが形成され、複数のバッテリセルのうち隣り合う他の組のバッテリセル間に第2のスペースが形成される。第1のスペースに一の第1のセパレータの少なくとも一部が配置され、第2のスペースに一の第2のセパレータの少なくとも一部が配置される。
この場合、第1のセパレータにより一の組のバッテリセルのうち少なくとも一方のバッテリセルが冷却される。それにより、バッテリセルの温度の上昇を抑制することができる。また、第2のセパレータにより他の組のバッテリセル間における熱の伝導が抑制される。それにより、他の組の一方のバッテリセルの温度が上昇しても、その熱が他方のバッテリセルに伝導することが抑制される。したがって、複数のバッテリセル間における連鎖的な熱伝導が防止される。
また、第2のスペースには第1のセパレータが配置されない。そのため、第2のスペースを小さくすることができる。したがって、バッテリモジュールの小型化が可能になる。
一の第1のセパレータは、一の組のバッテリセルのうち少なくとも一方のバッテリセルに接触するように第1のスペースに配置される接触部と、一の組のバッテリセルのうち少なくとも一方のバッテリセルから接触部に伝わった熱を放出する放出部とを有してもよい。
この場合、上記一の組のバッテリセルのうち少なくとも一方のバッテリセルの熱が第1のセパレータの接触部に伝わり、放出部から放出される。それにより、簡単な構成でバッテリセルの温度の上昇を抑制することができる。
バッテリモジュールは、一の第1のセパレータの放出部に接触するように設けられ、放出部から放出される熱を吸収する熱吸収部材をさらに備えてもよい。
この場合、上記一の組のバッテリセルのうち少なくとも一方のバッテリセルの熱が第1のセパレータを介して熱吸収部材により吸収される。それにより、バッテリセルの温度の上昇をより効果的に抑制することができる。
一の第1のセパレータは、一の組のバッテリセルの間の第1のスペースに気体の通路を形成するように設けられてもよい。
この場合、第1のスペースを通って気体が流れることにより、一の組のバッテリセルが冷却される。それにより、簡単な構成でバッテリセルの温度の上昇を抑制することができる。
少なくとも1つの第2のセパレータは、一の第2のセパレータ以外の他の第2のセパレータを含み、他の第2のセパレータの少なくとも一部は、一の第1のセパレータに接触するように前記第1のスペースに配置されてもよい。
この場合、一の組のバッテリセルのうち一方のバッテリセルの温度が上昇しても、その熱が他方のバッテリセルに伝導することが上記他の第2のセパレータにより抑制される。また、上記他の第2のセパレータの温度の上昇が第1のセパレータにより抑制される。したがって、複数のバッテリセル間における連鎖的な熱伝導を効果的に防止することができる。
本発明の他の局面に従うバッテリシステムは、1または複数のバッテリモジュールを備え、1または複数のバッテリモジュールのうちの少なくとも1つは、上記の一局面に従うバッテリモジュールであるものである。
そのバッテリシステムにおいては、1または複数のバッテリモジュールのうちの少なくとも1つが上記のバッテリモジュールであるので、複数のバッテリセル間における連鎖的な熱伝導を効果的に防止することができるとともに、バッテリモジュールの小型化が可能になる。その結果、バッテリシステムの信頼性が向上されるとともに、バッテリシステムの小型化が可能になる。
本発明のさらに他の局面に従う電動車両は、上記の他の局面に従うバッテリシステムと、バッテリシステムの電力により駆動されるモータと、モータの回転力により回転する駆動輪とを備えるものである。
その車両においては、上記のバッテリシステムからの電力によりモータが駆動される。モータの回転力によって駆動輪が回転することにより、電動車両が移動する。この場合、上記のバッテリシステムが用いられるので、複数のバッテリセル間における連鎖的な熱伝導を効果的に防止することができるとともに、バッテリモジュールの小型化が可能になる。その結果、電動車両の信頼性が向上されるとともに、電動車両の小型化が可能になる。
本発明のさらに他の局面に従う移動体は、上記の他の局面に従うバッテリシステムと、移動本体部と、バッテリシステムからの電力を動力に変換する動力源と、動力源により変換された動力により移動本体部を移動させる駆動部とを備えるものである。
その移動体においては、上記のバッテリシステムからの電力が動力源により動力に変換され、その動力により駆動部が移動本体部を移動させる。この場合、上記のバッテリシステムが用いられるので、複数のバッテリセル間における連鎖的な熱伝導を効果的に防止することができるとともに、バッテリモジュールの小型化が可能になる。その結果、移動体の信頼性が向上されるとともに、移動体の小型化が可能になる。
本発明のさらに他の局面に従う電力貯蔵装置は、上記の他の局面に従うバッテリシステムと、バッテリシステムの複数のバッテリセルの放電または充電に関する制御を行う制御部とを備えるものである。
その電力貯蔵装置においては、制御部により、複数のバッテリセルの充電または放電に関する制御が行われる。それにより、複数のバッテリセルの劣化、過放電および過充電を防止することができる。また、上記のバッテリシステムが用いられるので、複数のバッテリセル間における連鎖的な熱伝導を効果的に防止することができるとともに、バッテリモジュールの小型化が可能になる。その結果、電力貯蔵装置の信頼性が向上されるとともに、電力貯蔵装置の小型化が可能になる。
本発明のさらに他の局面に従う電源装置は、外部に接続可能な電源装置であって、上記のさらに他の局面に従う電力貯蔵装置と、電力貯蔵装置の制御部により制御され、電力貯蔵装置のバッテリシステムと外部との間で電力変換を行う電力変換装置とを備えるものである。
その電源装置においては、複数のバッテリセルと外部との間で電力変換装置により電力変換が行われる。電力変換装置が電力貯蔵装置の制御部により制御されることにより、複数のバッテリセルの充電または放電に関する制御が行われる。それにより、複数のバッテリセルの劣化、過放電および過充電を防止することができる。また、上記のバッテリシステムが用いられるので、複数のバッテリセル間における連鎖的な熱伝導を効果的に防止することができるとともに、バッテリモジュールの小型化が可能になる。その結果、電源装置の信頼性が向上されるとともに、電源装置の小型化が可能になる。
本発明によれば、複数のバッテリセル間における連鎖的な熱伝導を効果的に防止することができるとともに、バッテリモジュールの小型化が可能になる。
以下、本発明の実施の形態に係るバッテリモジュール、バッテリシステム、電動車両、移動体、電力貯蔵装置および電源装置について図面を参照しながら説明する。
(1)第1の実施の形態
本発明の第1の実施の形態に係るバッテリモジュールについて説明する。
本発明の第1の実施の形態に係るバッテリモジュールについて説明する。
(1-1)全体構成
図1は、本実施の形態に係るバッテリモジュール100の外観斜視図であり、図2は、図1のバッテリモジュール100の平面図である。図1、図2および後述する図5~図7、図9~図11、図13および図15においては、矢印X,Y,Zで示すように、互いに直交する三方向をX方向、Y方向およびZ方向と定義する。なお、本例では、X方向およびY方向が水平面に平行な方向であり、Z方向が水平面に直交する方向である。また、矢印Zが向く方向が上方である。
図1は、本実施の形態に係るバッテリモジュール100の外観斜視図であり、図2は、図1のバッテリモジュール100の平面図である。図1、図2および後述する図5~図7、図9~図11、図13および図15においては、矢印X,Y,Zで示すように、互いに直交する三方向をX方向、Y方向およびZ方向と定義する。なお、本例では、X方向およびY方向が水平面に平行な方向であり、Z方向が水平面に直交する方向である。また、矢印Zが向く方向が上方である。
図1および図2に示すように、バッテリモジュール100においては、複数(本例では、18個)のバッテリセル10がX方向に並ぶように配置されている。バッテリセル10の形状は特に限定されず、台形、平行四辺形または楔形等の縦断面等の縦断面を有するバッテリセル10が用いられてもよい。また、円柱形状またはラミネート型のバッテリセル10が用いられてもよい。本例では、扁平な略直方体形状を有するバッテリセル10が用いられる。一対のエンドプレート92は略板形状を有し、YZ平面に平行に配置されている。一対の上端枠93および一対の下端枠94は、X方向に延びるように配置されている。
一対のエンドプレート92の四隅には、一対の上端枠93および一対の下端枠94を接続するための接続部が形成されている。一対のエンドプレート92の間に複数のバッテリセル10が配置された状態で、一対のエンドプレート92の上側の接続部に一対の上端枠93が取り付けられ、一対のエンドプレート92の下側の接続部に一対の下端枠94が取り付けられる。これにより、複数のバッテリセル10が、X方向に並ぶように配置された状態で一体的に固定される。
本実施の形態では、複数のバッテリセル10間に、セパレータS1,S2(後述の図3および図4)が配置される。セパレータS1は第1のセパレータの例であり、セパレータS2は第2のセパレータの例である。セパレータS1,S2の構成および配置については後述する。
一方のエンドプレート92には、リジッドプリント回路基板(以下、プリント回路基板と略記する。)21が取り付けられている。また、プリント回路基板21の両端部および下部を保護するように、一対の側面部および底面部を有する保護部材95がエンドプレート92に取り付けられる。プリント回路基板21は、保護部材95により保護される。プリント回路基板21上には、検出回路20および通信回路24が実装される。
複数のバッテリセル10は、冷却板96上に配置される。冷却板96は熱吸収部材の例である。冷却板96は冷媒流入口96aおよび冷媒流出口96bを有する。冷却板96の内部には冷媒流入口96aおよび冷媒流出口96bにつながる冷媒通路97(後述の図5参照)が形成されている。冷媒流入口96aに冷却水等の冷媒が流入すると、冷媒は冷却板96内部の冷媒通路97を通過して冷媒流出口96bから流出する。これにより、冷却板96が冷却される。
複数のバッテリセル10は、Y方向における一端部側および他端部側のいずれかの上面部分にプラス電極10aを有し、その逆側の上面部分にマイナス電極10bを有する。各電極10a,10bは、上方に突出するように設けられている。
また、各バッテリセル10の上面中央にはガス抜き弁10vが設けられる。バッテリセル10内部の圧力が所定の値まで上昇した場合、バッテリセル10内部のガスがガス抜き弁10vから排出される。これにより、バッテリセル10内部の圧力の上昇が防止される。
以下の説明においては、一方のエンドプレート92(プリント回路基板21が取り付けられていないエンドプレート92)に隣り合うバッテリセル10から他方のエンドプレート92(プリント回路基板21が取り付けられたエンドプレート92)に隣り合うバッテリセル10までを1番目からM番目のバッテリセル10と呼ぶ。Mは、2以上の自然数であり、図1および図2の例では、18である。
図2に示すように、各バッテリセル10は、隣り合うバッテリセル10間でY方向におけるプラス電極10aおよびマイナス電極10bの位置関係が互いに逆になるように配置される。それにより、隣り合う各2個のバッテリセル10間では、一方のバッテリセル10のプラス電極10aと他方のバッテリセル10のマイナス電極10bとが近接し、一方のバッテリセル10のマイナス電極10bと他方のバッテリセル10のプラス電極10aとが近接する。この状態で、近接する2個の電極10a,10bに金属板からなるバスバー40が取り付けられる。これにより、複数のバッテリセル10が直列接続される。
具体的には、1番目のバッテリセル10のマイナス電極10bと2番目のバッテリセル10のプラス電極10aとに共通のバスバー40が取り付けられる。また、2番目のバッテリセル10のマイナス電極10bと3番目のバッテリセル10のプラス電極10aとに共通のバスバー40が取り付けられる。
同様にして、各奇数番目のバッテリセル10のマイナス電極10bとそれに隣り合う偶数番目のバッテリセル10のプラス電極10aとに共通のバスバー40が取り付けられる。各偶数番目のバッテリセル10のマイナス電極10bとそれに隣り合う奇数番目のバッテリセル10のプラス電極10aとに共通のバスバー40が取り付けられる。
一方、1番目のバッテリセル10のプラス電極10aおよびM番目のバッテリセル10のマイナス電極10bには、外部から電力線D1~D6(後述の図12参照)を接続するためのバスバー40がそれぞれ取り付けられる。
このようにして、複数のバッテリセル10上に複数のバスバー40がX方向に沿って2列に配列されている。2列のバスバー40の内側にX方向に延びる長尺状の2枚のフレキシブルプリント回路基板(以下、FPC基板と略記する。)50が配置されている。
一方のFPC基板50は、複数のバッテリセル10のガス抜き弁10vに重ならないように、複数のバッテリセル10のガス抜き弁10vと一方の1列の複数のバスバー40との間に配置される。同様に、他方のFPC基板50は、複数のバッテリセル10のガス抜き弁10vに重ならないように、複数のバッテリセル10のガス抜き弁10vと他方の1列の複数のバスバー40との間に配置される。
一方のFPC基板50は、一方の1列の複数のバスバー40に共通して接続されている。同様に、他方のFPC基板50は他方の1列の複数のバスバー40に共通して接続されている。各FPC基板50は、一方のエンドプレート92の上端部分で下方に向かって折り返され、プリント回路基板21に接続されている。2枚のFPC基板50を介して、複数のバスバー40がプリント回路基板21に電気的にそれぞれ接続される。プリント回路基板21上の検出回路20により、各バッテリセル10の端子電圧が検出される。
(1-2)セパレータ
本実施の形態では、複数のバッテリセル10間にセパレータS1,S2が配置される。セパレータS1により、少なくとも1つのバッテリセル10が冷却される。セパレータS2により、隣り合うバッテリセル10間での熱の伝導が抑制される。以下、セパレータS1,S2の詳細について説明する。図3はセパレータS1の外観斜視図であり、図4はセパレータS2の外観斜視図である。
本実施の形態では、複数のバッテリセル10間にセパレータS1,S2が配置される。セパレータS1により、少なくとも1つのバッテリセル10が冷却される。セパレータS2により、隣り合うバッテリセル10間での熱の伝導が抑制される。以下、セパレータS1,S2の詳細について説明する。図3はセパレータS1の外観斜視図であり、図4はセパレータS2の外観斜視図である。
以下の説明では、各バッテリセル10のYZ平面に平行な一対の面をそれぞれ側面と呼ぶ。特に、各バッテリセル10の一対の側面のうち、プリント回路基板21が取り付けられていないエンドプレート92に近い側面を一側面と呼び、プリント回路基板21が取り付けられているエンドプレート92に近い側面を他側面と呼ぶ。また、各バッテリセル10のXY平面に平行な一対の面をそれぞれ上面および底面と呼ぶ。一のバッテリセル10の一側面と、そのバッテリセル10に隣り合う他のバッテリセル10の他側面とは互いに対向する。また、必要に応じて、奇数番目のバッテリセル10を(2k-1)番目のバッテリセル10と呼び、偶数番目のバッテリセル10を2k番目のバッテリセル10と呼ぶ。kは、1以上の任意の自然数である。
図3に示すように、セパレータS1は矩形板状の側面部S1aを有し、側面部S1aの下端から側面部S1aの一面側に垂直に一定幅突出するように底面部S1bが一体的に設けられる。側面部S1aは、隣り合うバッテリセル10のうち少なくとも一方のバッテリセル10に接触し、底面部S1bは、バッテリセル10から側面部S1aに伝わった熱を放出する。側面部S1aが接触部の例であり、底面部S1bが放出部の例である。側面部S1aの面積は、バッテリセル10の一側面の面積とほぼ等しい。セパレータS1は、例えばアルミまたは銅等の熱伝導率が高い材料から形成される。また、隣り合うバッテリセル10間において、互いに接続される電極10a,10b以外の部分の電気的絶縁性を確保するために、セパレータS1が電気的絶縁性を有することが好ましい。例えば、セパレータS1の表面にアルマイト処理が施されることにより、セパレータS1が電気的絶縁性を有する。各バッテリセル10の表面に電気的な絶縁処理が施されていれば、セパレータS1が電気的絶縁性を有さなくてもよい。
図4に示すように、セパレータS2は、矩形板状の側面部S2aを有し、側面部S2aの上端から側面部S2aの一面側および他面側に垂直にそれぞれ突出するように1対の突出部S2bが一体的に設けられる。側面部S2aの面積は、バッテリセル10の一側面の面積とほぼ等しい。側面部S2aの厚みは、側面部S1aの厚みと同じでもよく、異なってもよい。セパレータS2は、例えば樹脂等の熱伝導率が低い材料から形成される。そのため、セパレータS2はセパレータS1よりも熱伝導性が低い。セパレータS1と同様に、セパレータS2は電気的絶縁性を有することが好ましい。各バッテリセル10の表面に電気的な絶縁処理が施されていれば、セパレータS2が電気的絶縁性を有さなくてもよい。
本例では、セパレータS1が第1のセパレータとして用いられ、セパレータS2が第2のセパレータとして用いられるが、セパレータS1の熱伝導性がセパレータS2の熱伝導性よりも低くなるようにセパレータS1,S2が形成されることにより、セパレータS2が第1のセパレータとして用いられ、セパレータS1が第2のセパレータとして用いられてもよい。この場合、セパレータS2の側面部S2aは、隣り合うバッテリセル10の少なくとも一方のバッテリセル10に接触し、突出部S2bは、バッテリセル10から側面部S2aに伝わった熱を放出する。すなわち、側面部S2aが接触部の例となり、突出部S2bが放出部の例となる。
図5は、セパレータS1,S2の第1の配置例を示す模式的側面図である。図5、後述の図6、図7、図9~図11においては、エンドプレート92、上端枠93および一対の下端枠94等の図示が省略される。図5の例では、複数のバッテリセル10にそれぞれ対応するように複数のセパレータS1が冷却板96上にX方向に並ぶように配置される。奇数番目のバッテリセル10に対応するセパレータS1と偶数番目のバッテリセル10に対応するセパレータS1とはX方向において互いに逆向きに配置される。
各セパレータS1の底面部S1b上に対応するバッテリセル10が配置される。この場合、冷却板96の上面と各バッテリセル10の底面との間に各セパレータS1の底面部S1bが配置され、各セパレータS1の底面部S1bが各バッテリセル10の底面に接触するとともに冷却板96の上面に接触する。各バッテリセル10からセパレータS1に伝わった熱が底面部S1bから放出される。底面部S1bから放出された熱が冷却板96に吸収される。なお、セパレータS1の底面部S1bとバッテリセル10の底面との間およびセパレータS1の底面部S1bと冷却板96の上面との間の少なくとも一方に、熱伝導性ゴム等の介在部材が配置されてもよい。
本例では、互いに隣り合う(2k-1)番目および2k番目の2つのバッテリセル10がバッテリセル対を構成する。この場合、一のバッテリセル対の2k番目のバッテリセル10およびそれに隣り合う(2k+1)番目のバッテリセル10が隣り合う一の組のバッテリセルの例であり、これらのバッテリセル10間のスペースが第1のスペースの例である。また、一のバッテリセル対の(2k-1)番目および2k番目のバッテリセル10が隣り合う他の組のバッテリセルの例であり、これらのバッテリセル10間のスペースが第2のスペースの例である。
各バッテリセル対の(2k-1)番目のバッテリセル10の一側面が、対応するセパレータS1の側面部S1aに接触し、2k番目のバッテリセル10の他側面が、対応するセパレータS1の側面部S1aに接触する。セパレータS1の側面部S1aおよび底面部S1bのうち、側面部S1aが、第1のスペースに配置される第1のセパレータの少なくとも一部の例である。
各バッテリセル対の(2k-1)番目のバッテリセル10の他側面と2k番目のバッテリセル10の一側面との間に、セパレータS2の側面部S2aが配置される。各セパレータS2の突出部S2bは、各バッテリセル対の2つのバッテリセル10の上面に重なるように配置される。各バッテリセル対の(2k-1)番目のバッテリセル10の他側面が、対応するセパレータS2の側面部S2aに接触し、2k番目のバッテリセル10の一側面が、対応するセパレータS2の側面部S2aに接触する。セパレータS2の側面部S2aおよび突出部S2bのうち、側面部S2aが、第2のスペースに配置される第2のセパレータの少なくとも一部の例である。
(1-3)効果
本実施の形態に係るバッテリモジュール100においては、各バッテリセル対の2k番目のバッテリセル10およびそれに隣り合う(2k+1)番目のバッテリセル10間に、高い断熱性を有するセパレータS1の側面部S1aが配置され、各バッテリセル対の(2k-1)番目および2k番目のバッテリセル10間に、低い断熱性を有するセパレータS2の側面部S2aが配置される。この場合、各バッテリセル10の一側面または他側面がセパレータS1の側面部S1aに接触するので、各バッテリセル10から発生される熱が、セパレータS1を介して冷却板96に伝わり、冷却板96の冷媒通路97を流れる冷媒に吸収される。それにより、各バッテリセル10が冷却される。
本実施の形態に係るバッテリモジュール100においては、各バッテリセル対の2k番目のバッテリセル10およびそれに隣り合う(2k+1)番目のバッテリセル10間に、高い断熱性を有するセパレータS1の側面部S1aが配置され、各バッテリセル対の(2k-1)番目および2k番目のバッテリセル10間に、低い断熱性を有するセパレータS2の側面部S2aが配置される。この場合、各バッテリセル10の一側面または他側面がセパレータS1の側面部S1aに接触するので、各バッテリセル10から発生される熱が、セパレータS1を介して冷却板96に伝わり、冷却板96の冷媒通路97を流れる冷媒に吸収される。それにより、各バッテリセル10が冷却される。
また、各バッテリセル対の2つのバッテリセル10間における熱伝導がセパレータS2により抑制される。それにより、各バッテリセル対の一方のバッテリセル10の温度が上昇した場合でも、その熱が他方のバッテリセル10に伝導することが防止される。その結果、例えば冷却板96に不具合が生じた場合でも、複数のバッテリセル10間における連鎖的な熱伝導が効果的に防止される。
また、2k番目および(2k+1)番目のバッテリセル10間にはセパレータS1の側面部S1aのみが配置され、(2k-1)番目および2k番目のバッテリセル10間にはセパレータS2の側面部S2aのみが配置される。このように、複数のバッテリセル10間に形成されるスペースにセパレータS1,S2が交互に配置されるので、セパレータS1による各バッテリセル10の冷却効果およびセパレータS2による隣り合うバッテリセル10間における熱伝導の抑制効果を損なうことなく、バッテリモジュール100の小型化が可能になる。
また、本実施の形態では、各バッテリセル10の底面が対応するセパレータS1の底面部S1bに接触するので、各バッテリセル10と各セパレータS1との接触面積が大きい。したがって、各バッテリセル10の熱がセパレータS1に伝わりやすくなる。また、セパレータS1の底面部S1bが冷却板96の上面に面接触するので、セパレータS1から冷却板96に熱が伝わりやすくなる。その結果、各バッテリセル10を効率よく冷却することができる。
(1-4)セパレータの他の配置例
(1-4-1)第2の配置例
図6は、セパレータS1,S2の第2の配置例を示す模式的側面図である。図6の例について、図5の例と異なる点を説明する。図6の例では、図5の構成に加えて、各バッテリセル対の2k番目のバッテリセル10に対応するセパレータS1の側面部S1aと、それに隣り合う(2k+1)番目のバッテリセル10に対応するセパレータS1の側面部S1aとの間にセパレータS2の側面部S2aが配置される。このセパレータS2は、他の第2のセパレータの例である。
(1-4-1)第2の配置例
図6は、セパレータS1,S2の第2の配置例を示す模式的側面図である。図6の例について、図5の例と異なる点を説明する。図6の例では、図5の構成に加えて、各バッテリセル対の2k番目のバッテリセル10に対応するセパレータS1の側面部S1aと、それに隣り合う(2k+1)番目のバッテリセル10に対応するセパレータS1の側面部S1aとの間にセパレータS2の側面部S2aが配置される。このセパレータS2は、他の第2のセパレータの例である。
本例においても、セパレータS1により各バッテリセルが冷却されるとともに、セパレータS2により隣り合うバッテリセル10間での熱伝導が抑制されるので、複数のバッテリセル10間における連鎖的な熱伝導が効果的に防止される。また、(2k-1)番目および2k番目のバッテリセル10間にはセパレータS2の側面部S2aのみが配置されるので、バッテリモジュール100の小型化が可能になる。
さらに、本例では、隣り合うバッテリセル対間において、2つのセパレータS1の側面部S1aに挟まれるようにセパレータS2の側面部S2aが配置される。それにより、隣り合うバッテリセル対間における熱伝導がセパレータS2により抑制されるとともに、隣り合うバッテリセル対間のセパレータS2の温度上昇がセパレータS1により抑制される。その結果、複数のバッテリセル10間における連鎖的な熱伝導がより効果的に防止される。
(1-4-2)第3の配置例
図7は、セパレータS1,S2の第3の配置例を示す模式的側面図である。図7の例について、図5の例と異なる点を説明する。図7の例では、各バッテリセル対の(2k-1)番目のバッテリセル10に対応するセパレータS1が設けられない。
図7は、セパレータS1,S2の第3の配置例を示す模式的側面図である。図7の例について、図5の例と異なる点を説明する。図7の例では、各バッテリセル対の(2k-1)番目のバッテリセル10に対応するセパレータS1が設けられない。
本例では、各バッテリセル対の2k番目のバッテリセル10の熱は、上記図5の例と同様に、対応するセパレータS1を介して冷却板96に吸収される。一方、各バッテリセル対の(2k-1)番目のバッテリセル10の一側面は、隣り合う(2k-2)番目のバッテリセル10に対応するセパレータS1の側面部S1aに接触する。また、(2k-1)番目のバッテリセル10の底面は、冷却板96に接触する。これにより、(2k-1)番目のバッテリセル10の熱は、(2k-2)番目のバッテリセル10に対応するセパレータS1を介して冷却板96に吸収されるとともに、その底面から直接冷却板96に吸収される。
したがって、本例においても、セパレータS1により各バッテリセルが冷却されるとともに、セパレータS2により隣り合うバッテリセル10間での熱伝導が抑制されるので、複数のバッテリセル10間における連鎖的な熱伝導が効果的に防止される。
また、(2k-1)番目および2k番目のバッテリセル10間にはセパレータS2の側面部S2aのみが配置されるとともに、2k番目および(2k+1)番目のバッテリセル10間には1つのセパレータS1の側面部S1aのみが配置される。それにより、バッテリモジュール100のさらなる小型化が可能となる。また、セパレータS1の数が削減されるので、製造コストが低減される。
(1-5)セパレータの他の例
(1-5-1)
図8は、セパレータS1の他の例を示す外観斜視図である。図8のセパレータS1は、側面部S1aの下端部から側面部S1aの他面側に垂直に一定幅突出するように底面部S1cが設けられる点を除いて、図3のセパレータS1と同様の構成を有する。本例では、底面部S1b,S1cが放出部の例である。
(1-5-1)
図8は、セパレータS1の他の例を示す外観斜視図である。図8のセパレータS1は、側面部S1aの下端部から側面部S1aの他面側に垂直に一定幅突出するように底面部S1cが設けられる点を除いて、図3のセパレータS1と同様の構成を有する。本例では、底面部S1b,S1cが放出部の例である。
図9は、図8のセパレータS1の配置例を示す模式的側面図である。図9の例においても、互いに隣り合う(2k-1)番目および2k番目の2つのバッテリセル10がバッテリセル対を構成する。この場合、一のバッテリセル対の(2k-1)番目および2k番目のバッテリセル10が隣り合う一の組のバッテリセルの例であり、これらのバッテリセル10間のスペースが第1のスペースの例である。また、一のバッテリセル対の2k番目のバッテリセル10およびそれに隣り合う(2k+1)番目のバッテリセル10が隣り合う他の組のバッテリセルの例であり、これらのバッテリセル10間のスペースが第2のスペースの例である。
複数のバッテリセル対にそれぞれ対応するように複数のセパレータS1が配置される。各バッテリセル対の(2k-1)番目のバッテリセル10が、対応するセパレータS1の底面部S1b上に配置され、各バッテリセル対の2k番目のバッテリセル10が、対応するセパレータS1の底面部S1c上に配置される。
この場合、冷却板96の上面と(2k-1)番目のバッテリセル10の底面との間に底面部S1cが配置され、冷却板96の上面と2k番目のバッテリセル10の底面との間に底面部S1bが配置される。それにより、底面部S1cが(2k-1)番目のバッテリセル10の底面に接触するとともに冷却板98の上面に接触し、底面部S1bが2k番目のバッテリセル10の底面に接触するとともに冷却板98の上面に接触する。各バッテリセル対からセパレータS1に伝わった熱が底面部S1b,S1cから放出される。底面部S1b,S1cから放出された熱が冷却板96に吸収される。なお、セパレータS1の底面部S1b,S1cとバッテリセル10の底面との間およびセパレータS1の底面部S1b,S1cと冷却板96の上面との間の少なくとも一方に、熱伝導性ゴム等の介在部材が配置されてもよい。
また、各バッテリセル対の(2k-1)番目のバッテリセル10の他側面が、対応するセパレータS1の側面部S1aに接触し、各バッテリセル対の2k番目のバッテリセル10の一側面が、対応するセパレータS1の側面部S1aに接触する。セパレータS1の側面部S1aは、第1のスペースに配置される第1のセパレータの少なくとも一部の例である。
各バッテリセル対の2k番目のバッテリセル10の他側面と、それに隣り合う(2k+1)番目のバッテリセル10の一側面との間にセパレータS2の側面部S2aが配置される。各バッテリセル対の2k番目のバッテリセル10の他側面およびそれに隣り合う(2k+1)番目のバッテリセル10の一側面が、セパレータS2の側面部S2aに接触する。セパレータS2の側面部S2aは、第2のスペースに配置される第2のセパレータの少なくとも一部の例である。
本例においても、各バッテリセル10の一側面または他側面がセパレータS1の側面部S1aに接触する。それにより、セパレータS1により各バッテリセルが冷却される。また、セパレータS2により隣り合うバッテリセル10間での熱伝導が抑制されるので、複数のバッテリセル10間における連鎖的な熱伝導が効果的に防止される。
また、2k番目および(2k+1)番目のバッテリセル10間にはセパレータS2の側面部S2aのみが配置されるとともに、(2k-1)番目および2k番目のバッテリセル10間には1つのセパレータS1の側面部S1aのみが配置される。それにより、バッテリモジュール100のさらなる小型化が可能となる。
さらに、2つのバッテリセル10に対応して1つのセパレータS1が用いられるので、図5および図6の例に比べて、セパレータS1の数が削減される。それにより、バッテリモジュール100の組み立てが容易になる。
図5~図7の例では、第1のセパレータとして図3のセパレータS1のみが用いられ、図9の例では、第1のセパレータとして図8のセパレータS1のみが用いられるが、第1のセパレータとして図3のセパレータS1と図8のセパレータS1とが両方用いられてもよい。
(1-5-2)
上記のように、セパレータS1の熱伝導性がセパレータS2の熱伝導性よりも低くなるようにセパレータS1,S2が形成されることにより、セパレータS2が第1のセパレータとして用いられ、セパレータS1が第2のセパレータとして用いられてもよい。この場合、セパレータS2の側面部S2aがバッテリセル10の一側面または他側面に接触することにより、バッテリセル10からセパレータS2の側面部S2aに熱が伝導する。また、突出部S2bが冷却用の気体と接触することにより、バッテリセル10から側面部S2aに伝わった熱が突出部S2bから放出される。これにより、セパレータS2の側面部S2aに接触するバッテリセル10が冷却される。一方、セパレータS1により隣り合うバッテリセル10間での熱伝導が抑制される。それにより、複数のバッテリセル10間における連鎖的な熱伝導が効果的に防止される。
上記のように、セパレータS1の熱伝導性がセパレータS2の熱伝導性よりも低くなるようにセパレータS1,S2が形成されることにより、セパレータS2が第1のセパレータとして用いられ、セパレータS1が第2のセパレータとして用いられてもよい。この場合、セパレータS2の側面部S2aがバッテリセル10の一側面または他側面に接触することにより、バッテリセル10からセパレータS2の側面部S2aに熱が伝導する。また、突出部S2bが冷却用の気体と接触することにより、バッテリセル10から側面部S2aに伝わった熱が突出部S2bから放出される。これにより、セパレータS2の側面部S2aに接触するバッテリセル10が冷却される。一方、セパレータS1により隣り合うバッテリセル10間での熱伝導が抑制される。それにより、複数のバッテリセル10間における連鎖的な熱伝導が効果的に防止される。
本例では、冷却板96が設けられなくてもよい。また、セパレータS2の突出部S2bの上面に冷却フィンとしての複数の突起(後述の図10参照)が設けられてもよい。
(1-5-3)
図3および図8のセパレータS1においては、側面部S1aの下端部の一端から他端まで一体的に延びるように底面部S1b,S1cが設けられるが、底面部S1b,S1cの形状はこれに限らない。底面部S1b,S1cと冷却板96との間の熱伝導を確保することができるのであれば、例えば、図4のセパレータS2の突出部S2bと同様に、底面部S1b,S1cがそれぞれ複数の部分に分離するように設けられてもよい。また、セパレータS1が第2のセパレータとして用いられる場合には、底面部S1b,S1cが設けられなくてもよい。
図3および図8のセパレータS1においては、側面部S1aの下端部の一端から他端まで一体的に延びるように底面部S1b,S1cが設けられるが、底面部S1b,S1cの形状はこれに限らない。底面部S1b,S1cと冷却板96との間の熱伝導を確保することができるのであれば、例えば、図4のセパレータS2の突出部S2bと同様に、底面部S1b,S1cがそれぞれ複数の部分に分離するように設けられてもよい。また、セパレータS1が第2のセパレータとして用いられる場合には、底面部S1b,S1cが設けられなくてもよい。
また、図4のセパレータS2においては、側面部S2aの上端部に一対の突出部S2bが設けられるが、これに限らず、側面部S2aの上端部の一端から他端まで一体的に延びるように突出部S2bが設けられてもよい。すなわち、セパレータS2が、図8のセパレータS1を上下方向(Z方向)に逆向きにした形状を有してもよい。同様に、セパレータS2が、図3のセパレータS1を上下方向(Z方向)に逆向きにした形状を有してもよい。この場合、上記のように、セパレータS2が第1のセパレータとして用いられるときに、突出部S2bから熱がより効率よく放出される。それにより、バッテリセル10の冷却効果が高くなる。また、セパレータS2が第2のセパレータとして用いられる場合には、突出部S2bが設けられなくてもよい。
(1-6)バッテリセルの他の冷却方法
上記の例では、バッテリセル10の熱がセパレータS1を介して冷却板96に吸収されることにより各バッテリセル10が冷却されるが、バッテリセル10の冷却方法はこれに限らない。
上記の例では、バッテリセル10の熱がセパレータS1を介して冷却板96に吸収されることにより各バッテリセル10が冷却されるが、バッテリセル10の冷却方法はこれに限らない。
(1-6-1)
図10は、バッテリセル10の他の冷却方法について説明するための図である。図10の例について、図9の例と異なる点を説明する。
図10は、バッテリセル10の他の冷却方法について説明するための図である。図10の例について、図9の例と異なる点を説明する。
図10の例で用いられるセパレータS1は、以下の点で図9のセパレータS1と異なる。図10のセパレータS1においては、底面部S1b,S1cの下面に、複数の突起が設けられる。
図10の例では、冷却板96が設けられない。この場合、各セパレータS1の底面部S1b,S1cに設けられた複数の突起が冷却フィンとして機能し、各バッテリセル10からセパレータS1に伝わった熱が、底面部S1b,S1cから放出される。それにより、各バッテリセル10が冷却される。
また、各セパレータS1の底面部S1b,S1cの下面に接触するように冷却用の気体(以下、冷却用気体と呼ぶ)が供給されることが好ましい。この場合、底面部S1b,S1cからより効率よく熱が放出される。それにより、各バッテリセル10をより効率よく冷却することができる。
本例においても、セパレータS1により各バッテリセルが冷却されるとともに、セパレータS2により隣り合うバッテリセル10間での熱伝導が抑制されるので、複数のバッテリセル10間における連鎖的な熱伝導が効果的に防止される。
また、2k番目および(2k+1)番目のバッテリセル10間にはセパレータS2の側面部S2aのみが配置されるとともに、(2k-1)番目および2k番目のバッテリセル10間には1つのセパレータS1の側面部S1aのみが配置される。さらに、本例では、冷却板96が設けられない。それにより、バッテリモジュール100のさらなる小型化が可能となる。
(1-6-2)
図11は、バッテリセル10の他の冷却方法について説明するための模式的側面図である。図11の例について、図9の例と異なる点を説明する。
図11は、バッテリセル10の他の冷却方法について説明するための模式的側面図である。図11の例について、図9の例と異なる点を説明する。
図11の例で用いられるセパレータS1は、以下の点で図9のセパレータS1と異なる。図11のセパレータS1においては、側面部S1aが凹凸状に屈曲するように設けられる。セパレータS1は、図3および図8のセパレータS1と同様に、アルミまたは銅等の熱伝導率が高い材料により形成されてもよく、または、図4のセパレータS2と同様に樹脂等の熱伝導率が低い材料により形成されてもよい。セパレータS1を構成する材料の熱伝導率が、セパレータS2を構成する材料の熱伝導率と同じまたはそれよりも低くても、セパレータS1,S2の形状が異なることにより、セパレータS1はセパレータS2よりもバッテリセル10の熱を他の物質(本例では、冷却用気体)に伝導しやすくなる。したがって、セパレータS1の熱伝導性がセパレータS2の熱伝導性よりも高くなる。なお、本例では、セパレータS1が底面部S1b,S1cを有さなくてもよい。
図11の例においても、冷却板96が設けられない。この場合、各バッテリセル対の(2k-1)番目のバッテリセル10の他側面と2k番目のバッテリセル10の一側面との間に、セパレータS1の側面部S1aの凹凸に応じた隙間SEが気体の通路として形成される。この隙間SEに冷却用気体が供給される。それにより、各バッテリセル10の一側面または他側面に冷却用気体が接触し、各バッテリセル10の熱が冷却用気体に吸収される。それにより、各バッテリセル10が冷却される。
この場合、セパレータS1はバッテリセル10から冷却用気体に熱を伝導させるので、セパレータS1の熱伝導性はセパレータS2の熱伝導性よりも高い。
本例においても、セパレータS1により各バッテリセルが冷却されるとともに、セパレータS2により隣り合うバッテリセル10間での熱伝導が抑制されるので、複数のバッテリセル10間における連鎖的な熱伝導が効果的に防止される。
また、2k番目および(2k+1)番目のバッテリセル10間にはセパレータS2の側面部S2aのみが配置されるとともに、(2k-1)番目および2k番目のバッテリセル10間には1つのセパレータS1の側面部S1aのみが配置される。さらに、本例では、冷却板96が設けられない。それにより、バッテリモジュール100のさらなる小型化が可能となる。
さらに、セパレータS1が熱伝導率が低い材料により形成された場合、(2k-1)番目および2k番目のバッテリセル10間における熱伝導も抑制される。その結果、各バッテリセル10の冷却効果を維持しつつ複数のバッテリセル10間における連鎖的な熱伝導を効果的に防止することができる。
セパレータS1が凹凸状に設けられる代わりに、セパレータS2が凹凸状に設けられてもよい。この場合、セパレータS2がセパレータS1よりも高い熱伝導性を有し、セパレータS2が第1のセパレータとして用いられ、セパレータS1が第2のセパレータとして用いられる。
(1-7)バスバー
図12は、本実施の形態で用いられるバスバー40の例を示す平面図である。図13は、複数のバッテリセル10に取り付けられた状態のバスバー40を示す模式的平面図である。
図12は、本実施の形態で用いられるバスバー40の例を示す平面図である。図13は、複数のバッテリセル10に取り付けられた状態のバスバー40を示す模式的平面図である。
図12に示すように、バスバー40は、矩形板状のベース部41および取付片42を備える。ベース部41は、領域41a,41bを有する。領域41aは例えばアルミニウムにより形成され、領域41bは例えば銅により形成される。本例では、バスバー40とバッテリセル10の電極10a,10bとの間における電触を防止するため、ベース部41が2種の材料から形成される。バスバー40とバッテリセル10の電極10a,10bとの間における電触を防止可能であれば、ベース部41が単一の材料から形成されてもよい。取付片42は、ベース部41の領域41bの長辺から突出するように形成される。ベース部41には、真円形の電極接続孔43aおよびX方向(図13参照)に延びる長円形の電極接続孔43bが形成される。
図13に示すように、各バスバー40の取付片42が例えばはんだ付けによりFPC基板50に取り付けられる。隣り合うバッテリセル10の互いに接続されるべきプラス電極10aおよびマイナス電極10がバスバー40の電極接続穴43a,43bに嵌め込まれる。
ここで、隣り合うバッテリセル10の間隔は、配置されるセパレータS1,S2の数および種類により異なる。例えば、図5の例では、2つのセパレータS1の側面部S1aが配置される箇所と、1つのセパレータS2の側面部S2aが配置される箇所とで、隣り合うバッテリセル10の間隔が異なる。また、図11の例では、セパレータS1の側面部S1aが配置される箇所とセパレータS2の側面部S2aが配置される箇所とで、隣り合うバッテリセル10の間隔が異なる。このように、隣り合うバッテリセル10の間隔にばらつきがあると、互いに接続されるべきプラス電極10aとマイナス電極10bとの距離(以下、電極間距離と呼ぶ)にばらつきが生じる。
そこで、図12のバスバー40が用いられることにより、長円形に形成された電極接続孔43b内の任意の位置に互いに接続されるべきプラス電極10aおよびマイナス電極10の一方を配置することができる。したがって、電極間距離にばらつきがある場合でも、共通のバスバー40を用いることができる。
図14は、バスバー40の他の例を示す模式的平面図である。図14(a)のバスバー40は、電極接続孔43aがY方向(図13参照)に延びる長円形に形成される点を除いて、図12のバスバー40と同様の構成を有する。製造誤差または組み立て誤差等により、隣り合うバッテリセル10の互いに接続されるべきプラス電極10aおよびマイナス電極10bの位置が、Y方向においてずれることがある。そこで、図14(a)のバスバー40が用いられる場合には、隣り合うバッテリセル10のプラス電極10aおよびマイナス電極10bにバスバー40が嵌め込まれた状態で、バスバー40の向きを調整することができる。それにより、互いに接続されるべきプラス電極10aおよびマイナス電極10bがY方向にずれている場合でも、バスバー40の向きを一定に維持することができる。したがって、複数のバスバー40の向きにばらつきが生じることが防止される。その結果、FPC基板50に歪みが生じることが防止される。
図14(b)のバスバー40は、長円形の電極接続孔43bの代わりに一対の円形の電極接続孔43cが互いに一体的に形成される点を除いて、図12のバスバー40bと同様の構成を有する。
この場合、互いに接続されるべきプラス電極10aとマイナス電極10bの一方が電極接続孔43aに嵌め込まれ、他方が一対の電極接続孔43cのいずれかに選択的に嵌め込まれる。それにより、電極間距離が2通りある場合でも、共通のバスバー40を用いることができる。
図14(c)のバスバー40は、真円形の電極接続孔43aの代わりに2つの円形の電極接続孔43dが互いに一体的に形成される点を除いて、図14(b)のバスバー40と同様の構成を有する。
この場合、互いに接続されるべきプラス電極10aとマイナス電極10bの一方が一対の電極接続孔43dのいずれか一方に選択的に嵌め込まれ、他方が一対の電極接続孔43cのいずれか一方に選択的に嵌め込まれる。それにより、電極間距離が2~4通りある場合でも、共通のバスバー40を用いることができる。
(1-8)プラス電極およびマイナス電極の他の配置例
図15は、各バッテリセル10のプラス電極10aおよびマイナス電極10bの他の配置例を示す模式的平面図である。図15においては、各バッテリセル10のX方向に垂直な一面および他面の中央を通る線(以下、中央線と呼ぶ)CLが示される。図15の例では、隣り合うバッテリセル10の間隔が交互にR1およびR2になるように、複数のバッテリセル10が配置される。
図15は、各バッテリセル10のプラス電極10aおよびマイナス電極10bの他の配置例を示す模式的平面図である。図15においては、各バッテリセル10のX方向に垂直な一面および他面の中央を通る線(以下、中央線と呼ぶ)CLが示される。図15の例では、隣り合うバッテリセル10の間隔が交互にR1およびR2になるように、複数のバッテリセル10が配置される。
図15の例では、各バッテリセル10のプラス電極10aの軸心およびマイナス電極10bの軸心が、各バッテリセル10の一側面または他側面に近づくように中央線C1から距離tずれている。
ここで、各バッテリセル10の厚みをDとし、隣り合うバッテリセルの間隔がR1である箇所における電極間距離をW1とし、隣り合うバッテリセルの間隔がR2である箇所における電極間距離をW2とした場合、次式(1)および次式(2)が成立する。
2(D/2-t)+R1=W1 …(1)
2(D/2+t)+R2=W2 …(2)
距離tは、電極間距離W1と電極間距離W2とが等しくなるように設定される。したがって、次式を満たすように、距離tが設定される。
2(D/2+t)+R2=W2 …(2)
距離tは、電極間距離W1と電極間距離W2とが等しくなるように設定される。したがって、次式を満たすように、距離tが設定される。
2(D/2-t)+R2=2(D/2+t)+R1
上式から距離tは次式のようになる。
上式から距離tは次式のようになる。
t=(R2-R1)/4
この場合、電極間距離W1,W2が等しくなる。そのため、隣り合うバッテリセルの間隔がR1である箇所および隣り合うバッテリセルの間隔がR2である箇所の両方において、一対の真円形の電極接続孔45が一定間隔で形成された単純な形状のバスバー40を用いることができる。
この場合、電極間距離W1,W2が等しくなる。そのため、隣り合うバッテリセルの間隔がR1である箇所および隣り合うバッテリセルの間隔がR2である箇所の両方において、一対の真円形の電極接続孔45が一定間隔で形成された単純な形状のバスバー40を用いることができる。
(2)第2の実施の形態
本発明の第2の実施の形態に係るバッテリシステムについて説明する。本実施の形態に係るバッテリシステムは、上記第1の実施の形態に係るバッテリモジュール100を備える。
本発明の第2の実施の形態に係るバッテリシステムについて説明する。本実施の形態に係るバッテリシステムは、上記第1の実施の形態に係るバッテリモジュール100を備える。
(2-1)全体構成
図16は、第2の実施の形態に係るバッテリシステムの構成を示す模式的平面図である。図16に示すように、バッテリシステム500は、バッテリモジュール100a,100b,100c,100d、バッテリECU101、コンタクタ102、HV(High Voltage;高圧)コネクタ520およびサービスプラグ530を含む。バッテリモジュール100a~100dは、第1の実施の形態に係るバッテリモジュール100と同様の構成を有する。この場合、バッテリモジュール100a~100dは、図5~図7、図9~図11のいずれの構成を有してもよい。バッテリモジュール100a~100dの数および配置は、本例に限定されず、適宜変更可能である。
図16は、第2の実施の形態に係るバッテリシステムの構成を示す模式的平面図である。図16に示すように、バッテリシステム500は、バッテリモジュール100a,100b,100c,100d、バッテリECU101、コンタクタ102、HV(High Voltage;高圧)コネクタ520およびサービスプラグ530を含む。バッテリモジュール100a~100dは、第1の実施の形態に係るバッテリモジュール100と同様の構成を有する。この場合、バッテリモジュール100a~100dは、図5~図7、図9~図11のいずれの構成を有してもよい。バッテリモジュール100a~100dの数および配置は、本例に限定されず、適宜変更可能である。
以下の説明では、バッテリモジュール100a~100dの各々において、最も高電位のプラス電極10aを高電位端子10Aと呼び、最も低電位のマイナス電極10bを低電位端子10Bと呼ぶ。また、バッテリモジュール100a~100dの各々に設けられる一対のエンドプレート92のうちプリント回路基板21が取り付けられるエンドプレート92をエンドプレート92Aと呼び、プリント回路基板21が取り付けられないエンドプレート92をエンドプレート92Bと呼ぶ。
バッテリモジュール100a~100d、バッテリECU101、コンタクタ102、HVコネクタ520およびサービスプラグ530は、箱型のケーシング550内に収容される。ケーシング550は、側面部550a,550b,550c,550dを有する。側面部550a,550cは互いに平行であり、側面部550b,550dは互いに平行でありかつ側面部550a,550cに対して垂直である。
ケーシング550内において、バッテリモジュール100a,100bが側面部550aに沿って一列に並ぶように配置される。この場合、バッテリモジュール100aのエンドプレート92Bとバッテリモジュール100bのエンドプレート92Aとが互いに間隔をおいて向き合うように、バッテリモジュール100a,100bが配置される。バッテリモジュール100aのエンドプレート92Aは側面部550dに向けられ、バッテリモジュール100bのエンドプレート92Bは側面部550bに向けられる。
バッテリモジュール100a,100bに並列に、バッテリモジュール100c,100dが一列に並ぶように配置される。この場合、バッテリモジュール100cのエンドプレート92Aとバッテリモジュール100dのエンドプレート92Bとが互いに間隔をおいて向き合うように、バッテリモジュール100c,100dが配置される。バッテリモジュール100cのエンドプレート92Bは側面部550dに向けられ、バッテリモジュール100dのエンドプレート92Aは側面部550bに向けられる。バッテリモジュール100c,100dと側面部550cとの間の領域に、バッテリECU101、サービスプラグ530、HVコネクタ520およびコンタクタ102がこの順で側面部550dから側面部550bへ並ぶように配置される。
バッテリモジュール100aの低電位端子10Bに取り付けられたバスバー40に電力線D1の一端が接続される。バッテリモジュール100bの高電位端子10Aに取り付けられたバスバー40に電力線D1の他端が接続される。これにより、バッテリモジュール100aの低電位端子10Bとバッテリモジュール100bの高電位端子10Aとが互いに電気的に接続される。電力線D1,D2および後述の電力線D3~D7としては、例えばハーネスまたはリード線等が用いられる。また、電力線D1,D2の代わりに、長尺状のバスバーが用いられてもよい。
バッテリモジュール100cの高電位端子10Aに取り付けられたバスバー40aに電力線D2の一端が接続される。バッテリモジュール100dの低電位端子10Bに取り付けられたバスバー40aに電力線D2の他端が接続される。これにより、バッテリモジュール100cの高電位端子10Aとバッテリモジュール100dの低電位端子10Bとが互いに電気的に接続される。
バッテリモジュール100aの高電位端子10Aに取り付けられたバスバー40aに、電力線D3の一端が接続される。バッテリモジュール100cの低電位端子10Bに取り付けられたバスバー40aに、電力線D4の一端が接続される。電力線D3,D4の他端はサービスプラグ530に接続される。
サービスプラグ530がオンされた状態では、バッテリモジュール100a,100b,100c,100dが直列接続される。この場合、バッテリモジュール100dの高電位端子10Aの電位が最も高く、バッテリモジュール100bの低電位端子10Bの電位が最も低い。
サービスプラグ530は、例えばバッテリシステム500のメンテナンス時に作業者によりオフされる。サービスプラグ530がオフされた場合には、バッテリモジュール100a,100bからなる直列回路とバッテリモジュール100c,100dからなる直列回路とが電気的に分離される。この場合、複数のバッテリモジュール100a~100d間の電流経路が遮断される。これにより、メンテナンス時の安全性が確保される。
バッテリモジュール100bの低電位端子10Bに取り付けられたバスバー40aに、電力線D5の一端が接続される。バッテリモジュール100dの高電位端子10Aに取り付けられたバスバー40aに、電力線D6の一端が接続される。電力線D5,D6の他端はコンタクタ102に接続される。コンタクタ102は、電力線D7,D8を介してHVコネクタ520に接続される。HVコネクタ520は、外部負荷に接続される。
コンタクタ102がオンされた状態では、バッテリモジュール100bが電力線D5,D7を介してHVコネクタ520に接続されるとともに、バッテリモジュール100dが電力線D6,D8を介してHVコネクタ520に接続される。それにより、バッテリモジュール100a~100dから負荷に電力が供給される。また、コンタクタ102がオンされた状態で、バッテリモジュール100a~100dの充電が行われる。コンタクタ102がオフされると、バッテリモジュール100bとHVコネクタ520との接続およびバッテリモジュール100dとHVコネクタ520との接続が遮断される。
バッテリシステム500のメンテナンス時には、サービスプラグ530とともにコンタクタ102も作業者によりオフされる。この場合、複数のバッテリモジュール100a~100d間の電流経路が確実に遮断される。これにより、メンテナンス時の安全性が十分に確保される。また、各バッテリモジュール100a~100dの電圧が互いに等しい場合には、バッテリモジュール100a,100bからなる直列回路の総電圧とバッテリモジュール100c,100dからなる直列回路の総電圧とが等しくなる。そのため、メンテナンス時にバッテリシステム500内に高い電圧が発生することが防止される。
バッテリモジュール100aのプリント回路基板21(図1等参照)とバッテリモジュール100bのプリント回路基板21とは、通信線P1を介して互いに接続される。バッテリモジュール100aのプリント回路基板21とバッテリモジュール100cのプリント回路基板21とは、通信線P2を介して互いに接続される。バッテリモジュール100cのプリント回路基板21とバッテリモジュール100dのプリント回路基板21とは、通信線P3を介して互いに接続される。バッテリモジュール100dのプリント回路基板21は通信線P4を介してバッテリECU101に接続される。通信線P1~P4によりバスが構成される。通信線P1~P4としては、例えばハーネスが用いられる。
通信線P1~P4を介して、バッテリモジュール100a~100dの通信回路24およびバッテリECU101の間で通信が行われる。各通信回路24は、各バッテリセル10に関する情報(端子電圧、電流および温度等)を他の通信回路24またはバッテリECU101に与える。以下、バッテリセル10に関する情報をセル情報と呼ぶ。
バッテリECU101は、例えばバッテリモジュール100a~100dの通信回路24から与えられたセル情報に基づいて、バッテリモジュール100a~100dの各バッテリセル10の充電量を算出し、その充電量に基づいてバッテリモジュール100a~100dの充放電制御を行う。また、バッテリECU101は、バッテリモジュール100a~100dの通信回路24から与えられたセル情報に基づいてバッテリモジュール100a~100dの異常を検出する。バッテリモジュール100a~100dの異常とは、例えば、バッテリセル10の過放電、過充電または温度異常等である。
なお、本実施の形態では、バッテリECU101が上記の各バッテリセル10の充電量の算出ならびに各バッテリセル10の過放電、過充電および温度異常等の検出を行うが、これに限定されない。バッテリモジュール100a~100dの通信回路24が、各バッテリセル10の充電量の算出およびバッテリセル10の過放電、過充電または温度異常等の検出を行い、その結果をバッテリECU101に与えてもよい。
また、バッテリモジュール100a~100dが図10または図11の構成を有する場合には、筐体550に冷却用気体を供給するための気体供給機構(例えばファン)が設けられることが好ましい。
(2-2)効果
本実施の形態に係るバッテリシステム500には、上記第1の実施の形態に係るバッテリモジュール100が設けられる。そのため、複数のバッテリセル10間における連鎖的な熱伝導を効果的に防止することができるとともに、バッテリモジュール100の小型化が可能になる。したがって、バッテリシステム500の信頼性が向上されるとともに、バッテリシステム500の小型化が可能になる。
本実施の形態に係るバッテリシステム500には、上記第1の実施の形態に係るバッテリモジュール100が設けられる。そのため、複数のバッテリセル10間における連鎖的な熱伝導を効果的に防止することができるとともに、バッテリモジュール100の小型化が可能になる。したがって、バッテリシステム500の信頼性が向上されるとともに、バッテリシステム500の小型化が可能になる。
(3)第3の実施の形態
本発明の第3の実施の形態に係る電動車両および移動体について説明する。本実施の形態に係る電動車両および移動体は、第2の実施の形態に係るバッテリシステム500を備える。なお、以下では、電動車両の一例として電動自動車を説明する。
本発明の第3の実施の形態に係る電動車両および移動体について説明する。本実施の形態に係る電動車両および移動体は、第2の実施の形態に係るバッテリシステム500を備える。なお、以下では、電動車両の一例として電動自動車を説明する。
(3-1)構成および動作
図17は、第3実施の形態に係る電動自動車の構成を示すブロック図である。図17に示すように、本実施の形態に係る電動自動車600は車体610を備える。車体610に、上記のバッテリシステム500ならびに電力変換部601、モータ602、駆動輪603、アクセル装置604、ブレーキ装置605、回転速度センサ606および主制御部608が設けられる。モータ602が交流(AC)モータである場合には、電力変換部601はインバータ回路を含む。
図17は、第3実施の形態に係る電動自動車の構成を示すブロック図である。図17に示すように、本実施の形態に係る電動自動車600は車体610を備える。車体610に、上記のバッテリシステム500ならびに電力変換部601、モータ602、駆動輪603、アクセル装置604、ブレーキ装置605、回転速度センサ606および主制御部608が設けられる。モータ602が交流(AC)モータである場合には、電力変換部601はインバータ回路を含む。
バッテリシステム500は、電力変換部601を介してモータ602に接続されるとともに、主制御部608に接続される。バッテリシステム500のバッテリECU101(図16)は、各バッテリセル10の端子電圧に基づいて各バッテリセル10の充電量を算出する。
主制御部608には、バッテリECU101から各バッテリセル10の充電量が与えられる。また、主制御部608には、アクセル装置604、ブレーキ装置605、回転速度センサ606および始動指示部607が接続される。主制御部608は、例えばCPUおよびメモリ、またはマイクロコンピュータからなる。
アクセル装置604は、電動自動車600が備えるアクセルペダル604aと、アクセルペダル604aの操作量(踏み込み量)を検出するアクセル検出部604bとを含む。始動指示部607のイグニションキーがオンの状態で、ユーザによりアクセルペダル604aが操作されると、アクセル検出部604bは、ユーザにより操作されていない状態を基準としてアクセルペダル604aの操作量を検出する。検出されたアクセルペダル604aの操作量が主制御部608に与えられる。
ブレーキ装置605は、電動自動車600が備えるブレーキペダル605aと、ユーザによるブレーキペダル605aの操作量(踏み込み量)を検出するブレーキ検出部605bとを含む。イグニションキーがオンの状態で、ユーザによりブレーキペダル605aが操作されると、ブレーキ検出部605bによりその操作量が検出される。検出されたブレーキペダル605aの操作量が主制御部608に与えられる。回転速度センサ606は、モータ602の回転速度を検出する。検出された回転速度は、主制御部608に与えられる。
上記のように、主制御部608には、各バッテリセルの充電量、アクセルペダル604aの操作量、ブレーキペダル605aの操作量、およびモータ602の回転速度が与えられる。主制御部608は、これらの情報に基づいて複数のバッテリセル10の充放電制御および電力変換部601の電力変換制御を行う。例えば、アクセル操作に基づく電動自動車600の発進時および加速時には、バッテリシステム500から電力変換部601に複数のバッテリセル10の電力が供給される。
さらに、イグニションキーがオンの状態で、主制御部608は、与えられたアクセルペダル604aの操作量に基づいて、駆動輪603に伝達すべき回転力(指令トルク)を算出し、その指令トルクに基づく制御信号を電力変換部601に与える。
上記の制御信号を受けた電力変換部601は、バッテリシステム500から供給された電力を、駆動輪603を駆動するために必要な電力(駆動電力)に変換する。これにより、電力変換部601により変換された駆動電力がモータ602に供給され、その駆動電力に基づくモータ602の回転力が駆動輪603に伝達される。
一方、ブレーキ操作に基づく電動自動車600の減速時には、モータ602は発電装置として機能する。この場合、電力変換部601は、モータ602により発生された回生電力を複数のバッテリセル10の充電に適した電力に変換し、複数のバッテリセル10に与える。それにより、複数のバッテリセル10が充電される。
(3-2)効果
本実施の形態に係る電動自動車600には、上記第2の実施の形態に係るバッテリシステム500が用いられる。そのため、複数のバッテリセル10間における連鎖的な熱伝導を効果的に防止することができるとともに、バッテリモジュール100の小型化が可能になる。したがって、電動自動車600の信頼性が向上されるとともに、電動自動車600の小型化が可能になる。
本実施の形態に係る電動自動車600には、上記第2の実施の形態に係るバッテリシステム500が用いられる。そのため、複数のバッテリセル10間における連鎖的な熱伝導を効果的に防止することができるとともに、バッテリモジュール100の小型化が可能になる。したがって、電動自動車600の信頼性が向上されるとともに、電動自動車600の小型化が可能になる。
(3-3)他の移動体
第3の実施の形態に係るバッテリシステム500が船、航空機、エレベータまたは歩行ロボット等の他の移動体に搭載されてもよい。
第3の実施の形態に係るバッテリシステム500が船、航空機、エレベータまたは歩行ロボット等の他の移動体に搭載されてもよい。
バッテリシステム500が搭載された船は、例えば、図17の車体610の代わりに船体を備え、駆動輪603の代わりにスクリューを備え、アクセル装置604の代わりに加速入力部を備え、ブレーキ装置605の代わりに減速入力部を備える。運転者は、船体を加速させる際にアクセル装置604の代わりに加速入力部を操作し、船体を減速させる際にブレーキ装置605の代わりに減速入力部を操作する。この場合、船体が移動本体部に相当し、モータが動力源に相当し、スクリューが駆動部に相当する。なお、船は、減速入力部を備えなくてもよい。この場合、運転者が加速入力部を操作して船体の加速を停止することにより、水の抵抗によって船体が減速する。このような構成において、モータがバッテリシステム500からの電力を受けてその電力を動力に変換し、変換された動力によってスクリューが回転されることにより船体が移動する。
同様に、バッテリシステム500が搭載された航空機は、例えば、図17の車体610の代わりに機体を備え、駆動輪603の代わりにプロペラを備え、アクセル装置604の代わりに加速入力部を備え、ブレーキ装置605の代わりに減速入力部を備える。この場合、機体が移動本体部に相当し、モータが動力源に相当し、プロペラが駆動部に相当する。なお、航空機は、減速入力部を備えなくてもよい。この場合、運転者が加速入力部を操作して加速を停止することにより、空気抵抗によって機体が減速する。このような構成において、モータがバッテリシステム500からの電力を受けてその電力を動力に変換し、変換された動力によってプロペラが回転されることにより機体が移動する。
バッテリシステム500が搭載されたエレベータは、例えば、図17の車体610の代わりに籠を備え、駆動輪603の代わりに籠に取り付けられる昇降用ロープを備え、アクセル装置604の代わりに加速入力部を備え、ブレーキ装置605の代わりに減速入力部を備える。この場合、籠が移動本体部に相当し、モータが動力源に相当し、昇降用ロープが駆動部に相当する。このような構成において、モータがバッテリシステム500からの電力を受けてその電力を動力に変換し、変換された動力によって昇降用ロープが巻き上げられることにより籠が昇降する。
バッテリシステム500が搭載された歩行ロボットは、例えば、図17の車体610の代わりに胴体を備え、駆動輪603の代わりに足を備え、アクセル装置604の代わりに加速入力部を備え、ブレーキ装置605の代わりに減速入力部を備える。この場合、胴体が移動本体部に相当し、モータが動力源に相当し、足が駆動部に相当する。このような構成において、モータがバッテリシステム500からの電力を受けてその電力を動力に変換し、変換された動力によって足が駆動されることにより胴体が移動する。
このように、バッテリシステム500が搭載された移動体においては、動力源がバッテリシステム500からの電力を受けてその電力を動力に変換し、駆動部が動力源により変換された動力により移動本体部を移動させる。
(3-4)他の移動体における効果
このような種々の移動体においても、上記第2の実施の形態に係るバッテリシステム500が用いられることにより、複数のバッテリセル10間における連鎖的な熱伝導を効果的に防止することができるとともに、バッテリモジュール100の小型化が可能になる。したがって、移動体の信頼性が向上されるとともに、移動体の小型化が可能になる。
このような種々の移動体においても、上記第2の実施の形態に係るバッテリシステム500が用いられることにより、複数のバッテリセル10間における連鎖的な熱伝導を効果的に防止することができるとともに、バッテリモジュール100の小型化が可能になる。したがって、移動体の信頼性が向上されるとともに、移動体の小型化が可能になる。
(4)第4の実施の形態
本発明の第4の実施の形態に係る電源装置について説明する。本実施の形態に係る電源装置は、第2の実施の形態に係るバッテリシステム500を備える。
本発明の第4の実施の形態に係る電源装置について説明する。本実施の形態に係る電源装置は、第2の実施の形態に係るバッテリシステム500を備える。
(4-1)構成および動作
図18は、第4の実施の形態に係る電源装置の構成を示すブロック図である。図18に示すように、電源装置700は、電力貯蔵装置710および電力変換装置720を備える。電力貯蔵装置710は、バッテリシステム群711およびコントローラ712を備える。バッテリシステム群711は、第3の実施の形態に係る複数のバッテリシステム500を含む。複数のバッテリシステム500間において、複数のバッテリセル10は互いに並列に接続されてもよく、または互いに直列に接続されてもよい。
図18は、第4の実施の形態に係る電源装置の構成を示すブロック図である。図18に示すように、電源装置700は、電力貯蔵装置710および電力変換装置720を備える。電力貯蔵装置710は、バッテリシステム群711およびコントローラ712を備える。バッテリシステム群711は、第3の実施の形態に係る複数のバッテリシステム500を含む。複数のバッテリシステム500間において、複数のバッテリセル10は互いに並列に接続されてもよく、または互いに直列に接続されてもよい。
コントローラ712は、システム制御部の例であり、例えばCPUおよびメモリ、またはマイクロコンピュータからなる。コントローラ712は、各バッテリシステム500のバッテリECU101(図16)に接続される。各バッテリシステム500のバッテリECU101は、各バッテリセル10の端子電圧に基づいて各バッテリセル10の充電量を算出し、算出された充電量をコントローラ712に与える。コントローラ712は、各バッテリECU101から与えられた各バッテリセル10の充電量に基づいて電力変換装置720を制御することにより、各バッテリシステム500に含まれる複数のバッテリセル10の放電または充電に関する制御を行う。
電力変換装置720は、DC/DC(直流/直流)コンバータ721およびDC/AC(直流/交流)インバータ722を含む。DC/DCコンバータ721は入出力端子721a,721bを有し、DC/ACインバータ722は入出力端子722a,722bを有する。DC/DCコンバータ721の入出力端子721aは電力貯蔵装置710のバッテリシステム群711に接続される。DC/DCコンバータ721の入出力端子721bおよびDC/ACインバータ722の入出力端子722aは互いに接続されるとともに電力出力部PU1に接続される。DC/ACインバータ722の入出力端子722bは電力出力部PU2に接続されるとともに他の電力系統に接続される。電力出力部PU1,PU2は例えばコンセントを含む。電力出力部PU1,PU2には、例えば種々の負荷が接続される。他の電力系統は、例えば商用電源または太陽電池を含む。電力出力部PU1,PU2および他の電力系統が電源装置に接続される外部の例である。
DC/DCコンバータ721およびDC/ACインバータ722がコントローラ712によって制御されることにより、バッテリシステム群711に含まれる複数のバッテリセル10の放電および充電が行われる。
バッテリシステム群711の放電時には、バッテリシステム群711から与えられる電力がDC/DCコンバータ721によりDC/DC(直流/直流)変換され、さらにDC/ACインバータ722によりDC/AC(直流/交流)変換される。
DC/DCコンバータ721によりDC/DC変換された電力が電力出力部PU1に供給される。DC/ACインバータ722によりDC/AC変換された電力が電力出力部PU2に供給される。電力出力部PU1から外部に直流の電力が出力され、電力出力部PU2から外部に交流の電力が出力される。DC/ACインバータ722により交流に変換された電力が他の電力系統に供給されてもよい。
コントローラ712は、各バッテリシステム500に含まれる複数のバッテリセル10の放電に関する制御の一例として、次の制御を行う。バッテリシステム群711の放電時に、コントローラ712は、各バッテリECU101(図16)から与えられる各バッテリセル10の充電量に基づいて放電を停止するか否かを判定し、判定結果に基づいて電力変換装置720を制御する。具体的には、バッテリシステム群711に含まれる複数のバッテリセル10(図16)のうちいずれかのバッテリセル10の充電量が予め定められたしきい値よりも小さくなると、コントローラ712は、放電が停止されるまたは放電電流(または放電電力)が制限されるようにDC/DCコンバータ721およびDC/ACインバータ722を制御する。これにより、各バッテリセル10の過放電が防止される。
一方、バッテリシステム群711の充電時には、他の電力系統から与えられる交流の電力がDC/ACインバータ722によりAC/DC(交流/直流)変換され、さらにDC/DCコンバータ721によりDC/DC(直流/直流)変換される。DC/DCコンバータ721からバッテリシステム群711に電力が与えられることにより、バッテリシステム群711に含まれる複数のバッテリセル10(図16)が充電される。
コントローラ712は、各バッテリシステム500に含まれる複数のバッテリセル10の充電に関する制御の一例として、次の制御を行う。バッテリシステム群711の充電時に、コントローラ712は、各バッテリECU101(図16)から与えられる各バッテリセル10の充電量に基づいて充電を停止するか否かを判定し、判定結果に基づいて電力変換装置720を制御する。具体的には、バッテリシステム群711に含まれる複数のバッテリセル10のうちいずれかのバッテリセル10の充電量が予め定められたしきい値よりも大きくなると、コントローラ712は、充電が停止されるまたは充電電流(または充電電力)が制限されるようにDC/DCコンバータ721およびDC/ACインバータ722を制御する。これにより、各バッテリセル10の過充電が防止される。
(4-2)効果
本実施の形態に係る電源装置700には、上記第2の実施の形態に係るバッテリシステム500が用いられる。そのため、複数のバッテリセル10間における連鎖的な熱伝導を効果的に防止することができるとともに、バッテリモジュール100の小型化が可能になる。したがって、電源装置700の信頼性が向上されるとともに、電源装置700の小型化が可能になる。
本実施の形態に係る電源装置700には、上記第2の実施の形態に係るバッテリシステム500が用いられる。そのため、複数のバッテリセル10間における連鎖的な熱伝導を効果的に防止することができるとともに、バッテリモジュール100の小型化が可能になる。したがって、電源装置700の信頼性が向上されるとともに、電源装置700の小型化が可能になる。
(4-3)電源装置の変形例
図18の電源装置700において、各バッテリシステム500にバッテリECU101が設けられる代わりに、コントローラ712がバッテリECU101と同様の機能を有してもよい。
図18の電源装置700において、各バッテリシステム500にバッテリECU101が設けられる代わりに、コントローラ712がバッテリECU101と同様の機能を有してもよい。
電源装置700と外部との間で互いに電力を供給可能であれば、電力変換装置720がDC/DCコンバータ721およびDC/ACインバータ722のうちいずれか一方のみを有してもよい。また、電源装置700と外部との間で互いに電力を供給可能であれば、電力変換装置720が設けられなくてもよい。
図18の電源装置700においては、複数のバッテリシステム500が設けられるが、これに限らず、1つのバッテリシステム500のみが設けられてもよい。
(5)他の実施の形態
上記実施の形態に係るバッテリモジュール100においては、全てのバッテリセル10が直列に接続されるが、これに限らず、一部または全てのバッテリセル10が並列に接続されてもよい。また、上記実施の形態に係るバッテリシステム500においては、全てのバッテリモジュール100が直列に接続されるが、これに限らず、一部または全てのバッテリモジュール100が並列に接続されてもよい。また、各バッテリモジュール100のバッテリセル10の数は、任意に変更可能である。
上記実施の形態に係るバッテリモジュール100においては、全てのバッテリセル10が直列に接続されるが、これに限らず、一部または全てのバッテリセル10が並列に接続されてもよい。また、上記実施の形態に係るバッテリシステム500においては、全てのバッテリモジュール100が直列に接続されるが、これに限らず、一部または全てのバッテリモジュール100が並列に接続されてもよい。また、各バッテリモジュール100のバッテリセル10の数は、任意に変更可能である。
上記実施の形態では、熱吸収部材として冷却板96が用いられるが、熱吸収部材はこれに限らず、例えば、冷却用気体が通る配管等が熱吸収部材として用いられてもよい。
上記実施の形態では、扁平な略直方体形状を有するバッテリセル10が用いられるが、これに限らず、円柱形状を有するバッテリセル10またはラミネート型のバッテリセル10が用いられてもよい。
(6)請求項の各構成要素と実施の形態の各部との対応関係
以下、請求項の各構成要素と実施の形態の各部との対応の例について説明するが、本発明は下記の例に限定されない。
以下、請求項の各構成要素と実施の形態の各部との対応の例について説明するが、本発明は下記の例に限定されない。
上記実施の形態においては、バッテリモジュール100がバッテリモジュールの例であり、バッテリセル10がバッテリセルの例であり、セパレータS1が第1のセパレータの例であり、セパレータS2が第2のセパレータの例であり、側面部S1aが接触部の例であり、底面部S1b,S1cが放出部の例であり、冷却板96が熱吸収部材の例である。
また、バッテリシステム500がバッテリシステムの例であり、電動自動車600が電動車両および移動体の例であり、モータ602がモータおよび動力源の例であり、駆動輪603が駆動輪および駆動部の例であり、車体610が移動本体部の例であり、電力貯蔵装置710が電力貯蔵装置の例であり、コントローラ712が制御部の例であり、電源装置700が電源装置の例であり、電力変換装置720が電力変換装置の例である。
請求項の各構成要素として、請求項に記載されている構成または機能を有する他の種々の要素を用いることもできる。
Claims (10)
- 複数のバッテリセルと、
少なくとも1つのバッテリセルを冷却するための少なくとも1つの第1のセパレータと、
前記第1のセパレータよりも低い熱伝導性を有する少なくとも1つの第2のセパレータとを備え、
前記複数のバッテリセルのうち隣り合う一の組のバッテリセルの間に第1のスペースが形成され、前記複数のバッテリセルのうち隣り合う他の組のバッテリセルの間に第2のスペースが形成され、
前記第1のスペースに一の第1のセパレータの少なくとも一部が配置され、前記第2のスペースに一の第2のセパレータの少なくとも一部が配置されかつ前記第2のスペースに他の第1のセパレータは配置されない、バッテリモジュール。 - 前記一の第1のセパレータは、
前記一の組のバッテリセルのうち少なくとも一方のバッテリセルに接触するように前記第1のスペースに配置される接触部と、
前記一の組のバッテリセルのうち少なくとも一方のバッテリセルから前記接触部に伝わった熱を放出する放出部とを有する、請求項1記載のバッテリモジュール。 - 前記一の第1のセパレータの前記放出部に接触するように設けられ、前記放出部から放出される熱を吸収する熱吸収部材をさらに備える、請求項2記載のバッテリモジュール。
- 前記一の第1のセパレータは、前記一の組のバッテリセルの間の前記第1のスペースに気体の通路を形成するように設けられる、請求項2記載のバッテリモジュール。
- 前記少なくとも1つの第2のセパレータは、前記一の第2のセパレータ以外の他の第2のセパレータを含み、
前記他の第2のセパレータの少なくとも一部は、前記一の第1のセパレータに接触するように前記第1のスペースに配置される、請求項2~4のいずれかに記載のバッテリモジュール。 - 1または複数のバッテリモジュールを備え、
前記1または複数のバッテリモジュールのうちの少なくとも1つは、請求項1~5のいずれかに記載のバッテリモジュールである、バッテリシステム。 - 請求項6記載のバッテリシステムと、
前記バッテリシステムの電力により駆動されるモータと、
前記モータの回転力により回転する駆動輪とを備える、電動車両。 - 請求項6記載のバッテリシステムと、
移動本体部と、
前記バッテリシステムからの電力を動力に変換する動力源と、
前記動力源により変換された動力により前記移動本体部を移動させる駆動部とを備える、移動体。 - 請求項6記載のバッテリシステムと、
前記バッテリシステムの前記複数のバッテリセルの放電または充電に関する制御を行う制御部とを備える、電力貯蔵装置。 - 外部に接続可能な電源装置であって、
請求項9記載の電力貯蔵装置と、
前記電力貯蔵装置の前記制御部により制御され、前記電力貯蔵装置の前記バッテリシステムと前記外部との間で電力変換を行う電力変換装置とを備える、電源装置。
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