JP5323645B2 - Power storage device, power storage module and automobile - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は蓄電デバイス、蓄電モジュールおよび自動車に係り、特に、正負極をセパレータを介して配置した電極群と電極群を浸潤する電解液とを収容したケースを備えた蓄電デバイス、該蓄電デバイスを備えた蓄電モジュールおよび該蓄電モジュールを備えた自動車に関する。 The present invention relates to an electricity storage device, an electricity storage module, and an automobile, and in particular, an electricity storage device including a case containing an electrode group in which positive and negative electrodes are arranged via a separator and an electrolyte solution infiltrating the electrode group, and the electricity storage device. The present invention relates to a power storage module and a vehicle including the power storage module.
一般に、二次電池やキャパシタ等の蓄電デバイスは、正負極をセパレータを介して配置した電極群と、電極群を浸潤する電解液とを備えており、これら電極群および電解液はケース内に収容されている。 Generally, power storage devices such as secondary batteries and capacitors include an electrode group in which positive and negative electrodes are arranged via a separator, and an electrolyte solution that infiltrates the electrode group. The electrode group and the electrolyte solution are accommodated in a case. Has been.
電極群は、正負極をセパレータを介して捲回した捲回電極群と、正負極をセパレータを介して積層した積層電極群とに大別される。捲回電極群には、正負極をセパレータを介して円筒状に捲回した円筒型のものや扁平状に捲回した扁平型のものが知られている。また、捲回電極群では捲回中心に軸芯を備えたものや備えないものがある。積層電極群には、正負極間にセパレータを介在させたものや正負極の一方を袋状のセパレータで覆ったものが知られている。電解液は、二次電池においては、4V系電池を中心に使用される非水電解液と、2V系電池を中心に使用される水系電解液とに大別される。近年、開発が盛んなリチウムイオン二次電池では、リチウム塩を含む電解質を有機溶媒に溶解させた非水電解液が一般的である。ケースでは円柱型、扁平型、角型等の種々の種類が知られている。ケースには電極群や電解液が収容されるため、容器と容器の開口を塞ぐ蓋とで構成されるのが一般的である。 The electrode group is roughly classified into a wound electrode group in which positive and negative electrodes are wound through a separator, and a laminated electrode group in which positive and negative electrodes are stacked through a separator. As the wound electrode group, there are known a cylindrical type in which positive and negative electrodes are wound in a cylindrical shape via a separator, and a flat type in which the positive and negative electrodes are wound in a flat shape. In addition, some wound electrode groups may or may not have an axial center at the winding center. As the laminated electrode group, one in which a separator is interposed between positive and negative electrodes and one in which one of positive and negative electrodes is covered with a bag-like separator are known. In the secondary battery, the electrolyte is roughly classified into a non-aqueous electrolyte used mainly for 4V batteries and an aqueous electrolyte used mainly for 2V batteries. In recent years, a lithium ion secondary battery that has been actively developed is generally a nonaqueous electrolytic solution in which an electrolyte containing a lithium salt is dissolved in an organic solvent. Various types of cases such as a cylindrical shape, a flat shape, and a square shape are known. Since the case contains an electrode group and an electrolytic solution, the case is generally composed of a container and a lid that closes the opening of the container.
このような蓄電デバイスは、通常、複数個が直列ないし直並列に接続されて使用される。近年、実用化をみたハイブリッド電気自動車(HEV)や純正電気自動車(PEV)では、二次電池が数十個〜数百個程度使用されており、二次電池(単電池)を4個〜数十個程度直列ないし直並列に接続した電池モジュール(組電池)を構成し、さらに必要に応じて、複数個の電池モジュールを直列ないし直並列に接続して電源としている。 Usually, a plurality of such power storage devices are connected in series or in series-parallel. In recent years, several tens to hundreds of secondary batteries are used in hybrid electric vehicles (HEV) and genuine electric vehicles (PEV) that have been put to practical use, and four to several secondary batteries (single cells) are used. About ten battery modules (assembled batteries) connected in series or series-parallel are configured, and a plurality of battery modules are connected in series or series-parallel as necessary to serve as a power source.
このように多くの蓄電デバイスを接続して電源を構成すると、蓄電デバイスの充放電により発熱が伴うため、各蓄電デバイスの電池性能を一定に保つため、および、蓄電モジュールとしての寿命を保つためには、冷却が必要となる。また、上述したような移動体の電源として使用する場合には、耐振構造を採る必要がある他に、蓄電デバイスの電池異常時の安全性(例えば、過充電に対する安全性、交通事故の際の異物の突き刺しや圧壊に対する安全性)の点での配慮が必要である。さらに、単位体積当たりの性能(体積出力密度)を高めるために、蓄電モジュールの小型化も必要となる。 When a power source is configured by connecting a large number of power storage devices in this way, heat is generated by charging and discharging the power storage devices, so that the battery performance of each power storage device is kept constant and the life as a power storage module is maintained. Will require cooling. In addition, when used as a power source for a mobile unit as described above, it is necessary to adopt a vibration-proof structure, and in addition to safety in the event of battery abnormality in the storage device (for example, safety against overcharge, traffic accidents) It is necessary to consider in terms of safety against foreign object piercing and crushing. Furthermore, in order to improve the performance (volume output density) per unit volume, it is necessary to reduce the size of the power storage module.
このような課題は、既に公開された種々の先行技術で検討されている。例えば、二次電池の内圧解放により噴出するガスの車外への排出を目的として、ガス排出ダクトの構造が開示されている(例えば、特許文献1参照)。また、電池モジュールを構成する各単電池の冷却を目的として、単電池間に隙間を形成して保持し、給気ダクトで冷却風を供給し、排気ダクトでこれを排気する構造が開示されている(例えば、特許文献2参照)。さらに、単電池を直列に接続することを目的として、金属板(バスバー)で単電池の正極端子と隣接する単電池の負極端子とを接続する構造が開示されている(例えば、特許文献3参照)。 Such a problem has been examined in various prior arts that have already been disclosed. For example, a structure of a gas discharge duct is disclosed for the purpose of discharging gas ejected by releasing internal pressure of a secondary battery to the outside of the vehicle (see, for example, Patent Document 1). In addition, for the purpose of cooling each single cell constituting the battery module, there is disclosed a structure in which a gap is formed between the single cells, the cooling air is supplied by an air supply duct, and the air is exhausted by an exhaust duct. (For example, refer to Patent Document 2). Furthermore, for the purpose of connecting the cells in series, a structure is disclosed in which the positive electrode terminal of the cell and the negative electrode terminal of the adjacent cell are connected by a metal plate (bus bar) (see, for example, Patent Document 3). ).
しかしながら、従来技術では、性能や安全性を確保するために、蓄電モジュールを構成する部品数が多く、蓄電モジュールの組み立てに時間を要する、という課題がある。例えば、上記特許文献2の技術では、電池モジュールを構成する各単電池とは別に給気ダクトや排気ダクトが設けられている。このことは、蓄電モジュールの重量化やコスト高を招く。 However, in the prior art, in order to ensure performance and safety, there is a problem that the number of parts constituting the power storage module is large and it takes time to assemble the power storage module. For example, in the technique disclosed in Patent Document 2, an air supply duct and an exhaust duct are provided separately from each single cell constituting the battery module. This leads to an increase in weight and cost of the power storage module.
本発明は上記事案に鑑み、性能や安全性を犠牲にすることなく、部品数を低減させ組立性を向上させた蓄電デバイス、該蓄電デバイスを備えた蓄電モジュールおよび該蓄電モジュールを備えた自動車を提供することを課題とする。 In view of the above-described case, the present invention provides a power storage device that reduces the number of components and improves assembly without sacrificing performance and safety, a power storage module including the power storage device, and a vehicle including the power storage module. The issue is to provide.
上記課題を解決するために、本発明の第1の態様は、蓄電デバイスであって、正負極をセパレータを介して配置した電極群と前記電極群を浸潤する電解液とを収容したケースと、前記ケースを保持する樹脂製の保持部材と、を備え、前記ケースと前記保持部材とをインサート成形により一体に形成するとともに、前記保持部材の周部に、前記ケースを冷却する冷却風を供給するための給気ダクトと、前記ケースとの熱交換により昇温した冷却風を排出するための排気ダクトとを形成したことを特徴とする。 In order to solve the above problem, a first aspect of the present invention is an electricity storage device, and a case containing an electrode group in which positive and negative electrodes are arranged via a separator and an electrolyte solution infiltrating the electrode group; A holding member made of resin that holds the case, and the case and the holding member are integrally formed by insert molding, and cooling air for cooling the case is supplied to a peripheral portion of the holding member And an exhaust duct for discharging cooling air heated by heat exchange with the case.
本態様では、ケースと樹脂製の保持部材とがインサート成形により一体に形成されているので、保持部材によりケースの強度が向上するとともに、この保持部材の周部に給気ダクトおよび排気ダクトを一体に形成したので、蓄電デバイスを構成する部品とは別にこれらのダクトを構成するための部材が不要となるため、部品数を低減させるとともに組立性を向上させることができる。 In this aspect, since the case and the resin holding member are integrally formed by insert molding, the strength of the case is improved by the holding member, and the air supply duct and the exhaust duct are integrated with the peripheral portion of the holding member. Therefore, a member for configuring these ducts is not required in addition to the components configuring the power storage device, so that the number of components can be reduced and the assemblability can be improved.
本態様において、電極群の正負極が、それぞれ保持部材にインサートされた正負極導電部材を介して保持部材の端面まで導出されているようにしてもよい。この場合に、保持部材は断面矩形状を呈しており、正負極導電部材を保持部材の対向する二辺の端面までそれぞれ導出することが好ましい。このとき、給気ダクトと排気ダクトとを、保持部材の二辺と交差する保持部材の対向する他の二辺に沿う端部に形成するようにしてもよい。その際、正負極導電部材、給気ダクトおよび排気ダクトが、ケースの平面と交差する中心軸に対して対称に設けるようにすれば、正負極導電部材の位置を交互に反対側となるように配置して金属板を用いて隣接する蓄電デバイス同士を容易に直列接続でき、各蓄電デバイスの給気ダクト間および排気ダクト間を連通させることができる。また、正負極導電部材は保持部材の端面とは反対側でそれぞれ電極群の正負極に接合され、該接合箇所の周囲には絶縁シール材が配されており、絶縁シール材が正負極導電部材とともにインサート成形により保持部材にインサートされていることが好ましい。さらに、保持部材は、ケースの一面側に、給気ダクトと排気ダクトとの間を流通する冷却風を整流するための複数のリブ状の突起を有することが望ましい。 In this aspect, the positive and negative electrodes of the electrode group may be led out to the end surface of the holding member via positive and negative electrode conductive members inserted into the holding member. In this case, it is preferable that the holding member has a rectangular cross section, and the positive and negative electrode conductive members are led out to the end surfaces of the two opposite sides of the holding member. At this time, you may make it form an air supply duct and an exhaust duct in the edge part along the other two sides which the holding member which crosses two sides of a holding member opposes. At this time, if the positive and negative electrode conductive members, the air supply duct, and the exhaust duct are provided symmetrically with respect to the central axis intersecting the plane of the case, the positions of the positive and negative electrode conductive members are alternately opposite to each other. The storage devices adjacent to each other can be easily connected in series using a metal plate, and the supply ducts and the exhaust ducts of each storage device can be communicated with each other. The positive and negative electrode conductive members are respectively joined to the positive and negative electrodes of the electrode group on the side opposite to the end face of the holding member, and an insulating seal material is disposed around the joint portion, and the insulating seal material is the positive and negative electrode conductive member And it is preferable that it is inserted in the holding member by insert molding. Further, the holding member desirably has a plurality of rib-shaped protrusions on one side of the case for rectifying the cooling air flowing between the air supply duct and the exhaust duct.
また、本態様において、ケースの一部を薄肉化することで形成されケースの内圧を解放するための安全弁を備え、保持部材の安全弁に隣接する箇所に内圧の解放により放出されるガスを排出するためのガス排出ダクトをさらに形成するようにしてもよい。このとき、電極群の正負極はそれぞれ保持部材にインサートされた正負極導電部材を介して保持部材の端面まで導出されており、正負極導電部材、給気ダクトおよび排気ダクト、並びに、安全弁およびガス排出ダクトが、ケースの平面と交差する中心軸に対して対称に設けられていることが好ましい。 Moreover, in this aspect, the safety valve for releasing the internal pressure of the case is formed by thinning a part of the case, and the gas released by the release of the internal pressure is discharged to a location adjacent to the safety valve of the holding member. A gas discharge duct may be further formed. At this time, the positive and negative electrodes of the electrode group are led out to the end face of the holding member through positive and negative electrode conductive members inserted into the holding member, respectively, and the positive and negative electrode conductive members, the air supply duct and the exhaust duct, the safety valve and the gas The discharge duct is preferably provided symmetrically with respect to the central axis intersecting the plane of the case.
また、上記課題を解決するために、本発明の第2の態様は、第1の態様の蓄電デバイスを複数個積層したことを特徴とする蓄電モジュールである。第2の態様の蓄電モジュールでも、第1の態様の蓄電デバイスと同様の作用効果を奏する。 In order to solve the above problem, a second aspect of the present invention is a power storage module in which a plurality of power storage devices according to the first aspect are stacked. The power storage module of the second aspect also has the same effects as the power storage device of the first aspect.
第2の態様において、保持部材に貫通孔を形成しておき、各貫通孔に棒状部材を貫通させることで複数個の蓄電デバイスの位置決め、固定が容易になる。また、各蓄電デバイスは、電極群の正負極がそれぞれ保持部材にインサートされた正負極導電部材を介して保持部材の端面まで導出され、正負極導電部材、給気ダクトおよび排気ダクトは、ケースの平面と交差する中心軸に対して対称に設けられており、複数個の蓄電デバイスは隣接する蓄電デバイス同士で正負極導電部材がそれぞれ反対側となるように配置されて積層されていることが好ましい。このとき、各蓄電デバイスは、ケースの一部を薄肉化することで形成されケースの内圧を解放するための安全弁を備え、保持部材の安全弁に隣接する箇所に内圧の解放により放出されるガスを排出するためのガス排出ダクトがさらに形成されているとともに、正負極導電部材、給気ダクトおよび排気ダクト、並びに、安全弁およびガス排出ダクトが、ケースの平面と交差する中心軸に対して対称に設けられていることが望ましい。さらに、隣接する蓄電デバイスの正負極導電部材同士を接続するための金属板と、該金属板に予め接続された電圧検出線と、電圧検出線に予め接続され蓄電デバイスを制御するセルコントローラとを有する制御基板をさらに備えるようにすれば、電気的接続作業が容易になる。 In the second aspect, through holes are formed in the holding member, and a rod-shaped member is passed through each through hole, so that positioning and fixing of the plurality of power storage devices are facilitated. Each power storage device is led out to the end surface of the holding member through the positive and negative electrode conductive members inserted into the holding member, and the positive and negative electrode conductive members, the air supply duct and the exhaust duct are It is preferably provided symmetrically with respect to the central axis intersecting the plane, and the plurality of power storage devices are arranged and stacked such that the positive and negative electrode conductive members are opposite to each other between adjacent power storage devices. . At this time, each power storage device is provided with a safety valve for releasing the internal pressure of the case formed by thinning a part of the case, and gas released by the release of the internal pressure at a location adjacent to the safety valve of the holding member. A gas discharge duct for discharging is further formed, and the positive and negative electrode conductive members, the air supply duct and the exhaust duct, and the safety valve and the gas discharge duct are provided symmetrically with respect to the central axis intersecting the plane of the case. It is desirable that Further, a metal plate for connecting the positive and negative electrode conductive members of adjacent power storage devices, a voltage detection line connected in advance to the metal plate, and a cell controller connected in advance to the voltage detection line and controlling the power storage device. If the control board is further provided, the electrical connection work is facilitated.
そして、上記課題を解決するために、本発明の第3の態様は、第2の態様の蓄電モジュールを備えた自動車である。第3の態様の蓄電モジュールでも、第2の態様の蓄電モジュールと同様の作用効果を奏する。 And in order to solve the said subject, the 3rd aspect of this invention is a motor vehicle provided with the electrical storage module of the 2nd aspect. The power storage module of the third aspect also has the same effects as the power storage module of the second aspect.
本発明によれば、ケースと樹脂製の保持部材とがインサート成形により一体に形成されているので、保持部材によりケースの強度が向上するとともに、この保持部材の周部に給気ダクトおよび排気ダクトを一体に形成したので、蓄電デバイスを構成する部品とは別にこれらのダクトを構成するための部材が不要となるため、部品数を低減させるとともに組立性を向上させることができる、という効果を得ることができる。 According to the present invention, since the case and the resin holding member are integrally formed by insert molding, the strength of the case is improved by the holding member, and an air supply duct and an exhaust duct are provided around the holding member. Since the members for forming these ducts are not required separately from the components constituting the electricity storage device, the number of components can be reduced and the assemblability can be improved. be able to.
以下、図面を参照して、本発明をハイブリッド電気自動車に適用した実施の形態について説明する。 Hereinafter, an embodiment in which the present invention is applied to a hybrid electric vehicle will be described with reference to the drawings.
<構成>
(自動車)
図1に示すように、本実施形態のハイブリッド電気自動車(以下、自動車と略称する。)300には、例えば、後部座席シートの下側に、自動車300をモータ走行させるときの電源となる電源モジュール200が搭載されている。
<Configuration>
(Automobile)
As shown in FIG. 1, a hybrid electric vehicle (hereinafter simply referred to as an automobile) 300 according to the present embodiment includes, for example, a power supply module that serves as a power source when the
(電源モジュール)
図2に示すように、電源モジュール200は、複数個(図2では模式的に2個を示しているがそれ以上となる場合もある。)の電池モジュール100を有するモジュールアセンブリ150と、モジュールアセンブリ150を制御する電源モジュールコントローラ180とで構成されている。
(Power module)
As shown in FIG. 2, the
モジュールアセンブリ150は、主として、電池モジュール100を構成する各単電池(セルユニット)を冷却する冷却風を供給するブロアファン110と、直列接続された電池モジュール100と、電池モジュール100間に配され修理・点検時に接続を遮断するためのサービスディスコネクトスイッチSD/SWと、電池モジュール100に流れる電流を測定する電流センサSとで構成されている。なお、図2では、強電系(電源回路)と弱電系(信号処理回路)とを区別するために、強電系配線を太線で示した。
The
電源モジュールコントローラ180は、種々の処理演算を行うMPU、不揮発性のEEPROM、A/Dコンバータ、D/Aコンバータ、モジュールアセンブリ150を構成する電池モジュール100の総電圧を測定する総電圧測定回路、通信用ICおよびインターフェースを有して構成されている。
The power
電源モジュールコントローラ180は、電流センサSの出力線に接続されており、A/Dコンバータを介して電池モジュール100に流れる電流をデジタル値で取り込むことができる。また、電源モジュールコントローラ180は、モジュールアセンブリ150の正極と負極とに接続されており、上述した総電圧測定回路およびA/Dコンバータを介してモジュールアセンブリ150の総電圧をデジタル値で取り込むことができる。さらに、電源モジュールコントローラ180は、電池モジュール100を構成する各単電池(セルユニット20、図3参照)の電圧を検出するとともに、各単電池の電池電圧を一定に調整するセルコントローラ64(図2ではセルコンと略称している。図12も参照)と通信可能に接続されている。また、セルコントローラ64は、電源モジュール100を構成する単電池のうちの特定の単電池の所定箇所(例えば、後述する排気ダクト19間上のホルダ25の表面の箇所、図3、4も参照)に固着された温度センサ(不図示)からの温度も検出しており、電源モジュールコントローラ180は各電源モジュール100の温度情報も取得する。さらに、電源モジュールコントローラ180はブロアファン110に接続されており、電流センサSおよびセルコントローラ64からの情報に応じてブロアファン110のオン・オフを制御する。
The power
モジュールアセンブリ150の正極および負極は、それぞれリレーRLを介してインバータコントローラ320に接続されている。インバータコントローラ320は、主に、MCUと、直流・交流間の変換を行うパワーモジュールPMとで構成されている。パワーモジュールPMは、自動車300を走行させ三相交流で作動するモータMに接続されている。MCUは、車両側の上位コントローラ310からの指令に従って、リレーRLのオン・オフを制御し、モジュールアセンブリ150からの直流電源をパワーモジュールPMで三相交流電源に変換してモータMを駆動させるとともに、例えば、エンジン走行中に制動が掛かったときには、モータMをジェネレータとして作動させ発電された電気をパワーモジュールPMで三相交流電源から直流電源に変換してモジュールアセンブリ150に回生させる(電池モジュール100を充電する。)。
The positive electrode and the negative electrode of the
電源モジュールコントローラ180は、上位コントローラ310に接続されており、上位コントローラ310に、電池モジュール100を構成する各単電池の電圧情報、電池モジュール100の温度情報、電池モジュール100に流れる電流情報、モジュールアセンブリ150の総電圧情報を所定時間毎に報知する。従って、上位コントローラ310は、例えば、モジュールアセンブリ150のうち一つの単電池の異常を検出すると、インバータコントローラ320に出力を落とすように指示したり、モジュールアセンブリ150の電池モジュール100が満充電状態のときにモジュールアセンブリ150への回生電力の供給を停止したりすることができ、必要に応じてドライバに注意を喚起するために、自動車300のインストールメントパネルにそれらを表示させることも可能である。なお、本実施形態では、電源モジュールコントローラ180、インバータコントローラ320および上位コントローラ310は、モジュールアセンブリ150とは別の電源(14V系鉛蓄電池)から供給された電力で作動するが、モジュールアセンブリ150の総電圧を分圧した電力を供給するようにしてもよい。
The power
(電池モジュールの概要)
図3に示すように、電池モジュール100について一言すれば、複数個(図3では10個)のセルユニット(単電池)20を積層し、エンドプレート30、40をその両側に配置して4本のボルト50でこれらを固定し、側面に配設された制御基板60のバスバー61(図12参照)を、セルユニット20の両端まで導出された正極端子12および負極端子13にネジ締結したものであるが、詳しくは以下の通りである。
(Outline of battery module)
As shown in FIG. 3, in short, the
(セルユニット)
図4(A)〜(C)に示すように、セルユニット20は、金属製の(本例ではアルミニウム製の)電池ケース10と、電池ケース10を保持する樹脂製のホルダ25とで構成されている。なお、本実施形態ではセルユニット20にリチウムイオン二次電池を例示している。
(Cell unit)
As shown in FIGS. 4A to 4C, the
図4(B)、(C)に示すように、電池ケース10は、アルミニウム製で浅底箱状の電池缶11と、電池缶11の開口を密封するアルミニウム製で平板状の電池蓋21とで構成されている。図5(A)、(B)に示すように、電池缶11の平面状底面の左右両側中央部には矩形状の開口11bが形成されており、電池缶11の左右側面には、開口11bを挟むように各2箇所に、電池缶11の側面を薄肉化(脆弱化)することで形成され、予め設定された圧力(設定圧)以上となったときに開裂して電池ケース10の内圧を解放するための円形の安全弁11aが配設されている。これら開口11bおよび安全弁11aは、電池ケース10と交差する(仮想)中心軸(電池缶11の底面の中心)に対して対称に形成されている。
As shown in FIGS. 4B and 4C, the
図6(A)、(B)に示すように、ホルダ25は、中央部で電池蓋11(電池ケース10の電池蓋21を除く5面)を覆うように構成されており、全体として概ね箱状(断面矩形状)の形状を呈している。図6(A)に示すように、ホルダ25には、電池蓋11を覆う周部に、種々のダクトが形成されている。すなわち、図6(A)の下側には、2つの断面矩形状で電池ケース10を冷却するための冷却風を供給するための給気ダクト17と、その左右両側に軽量化のために設けられた2つの肉抜孔とが形成されており、図6(A)の上側には、2つの断面矩形状で電池ケース10との熱交換により昇温した冷却風を排出するための排気ダクト19と、その左右両側に2つの肉抜孔とが形成されている。なお、給気ダクト17と排気ダクト19との形状は同じである。また、電池缶11の底面側、かつ、給気ダクト17、排気ダクト19および肉抜孔間には、ホルダ25を補強するとともに、給気ダクト17と排気ダクト19との間に流れる冷却風を整流する整流ダクト18が形成されている。整流ダクト18はリブ状の細長い複数本(本例では5本)の突起で構成されており、冷却風が整流ダクト18の間を給気ダクト17側から排気ダクト19側に流通する(図8(A)、(B)も参照)。さらに、図6(A)の右側および左側には、図5(A)、(B)に示した安全弁11aに隣接する箇所に(図9(A)〜(C)も参照)、それぞれ2つの断面縦長矩形状のガス排出ダクト16が形成されている。なお、これらガス排出ダクト16は同一の形状を有している。
As shown in FIGS. 6A and 6B, the
図7(A)〜(C)に示すように、電池缶11は外底面を上側としてホルダ25にインサートされ、両者は一体に形成されている。また、ホルダ25の四隅には、円筒状で真鍮製のブッシュ15aがインサートされており、セルユニット20を積層して使用する場合(図3参照)のユニット連結部15を構成している。さらに、図7(A)の右側および左側の中央部には、ガス排出ダクト16間に挟まれるように、アルミニウム製で板状の正極導電材12、銅製で板状の負極導電部材13がそれぞれインサートされている。
As shown in FIGS. 7A to 7C, the battery can 11 is inserted into the
正極導電部材12の一側端部には、電池缶11側に向けて突出し略矩形状に窪んだ形状の正極接合部12aが形成されており、正極接合部12aは周囲をEPDM製の絶縁シール材14で囲まれて電池缶11の開口11b内に圧入されている。絶縁シール材14は、電池缶11と正極導電部材12(正極接合部12a)とを電気的に絶縁するとともに、電池ケース10内に収容される非水電解液の漏洩を防止(密封)する機能を有しており、正極導電部材12とともにホルダ25にインサート成形されている。一方、正極導電部材12の他側端部は、ホルダ25の側面に沿って断面略L字状に折れ曲がっており、この折れ曲がった(側)端面がセルユニット20の正極端子12bを構成している。正極端子12bの中央には丸孔が形成されている。この丸孔が形成された箇所に、ナット27が正極端子12bと接触するようにホルダ25にインサートされており、ナット27の端面と正極端子12bの端面とは同一面となるように設定されている(図6(B)も参照)。
A positive electrode joint 12a is formed at one end of the positive electrode
負極導電部材13も正極導電部材12と同様にホルダ25にインサートされている。すなわち、負極導電部材13の一側端部には、電池缶11側に向けて突出し略矩形状に窪んだ形状の負極接合部13aが形成されており、負極接合部13aは周囲をEPDM製の絶縁シール材14で囲まれて電池缶11の開口11b内に圧入されている。絶縁シール材14は、電池缶11と負極導電部材13(負極接合部13a)とを電気的に絶縁するとともに、電池ケース10内に収容される非水電解液の漏洩を防止(密封)する機能を有しており、負極導電部材13とともにホルダ25にインサート成形されている。一方、負極導電部材13の他側端部は、ホルダ25の側面に沿って断面略L字状に折れ曲がっており、この折れ曲がった(側)端面がセルユニット20の負極端子13bを構成している。負極端子13bの中央には丸孔が形成されている。この丸孔が形成された箇所に、ナット28が負極端子13bと接触するようにホルダ25にインサートされており、ナット28の端面と負極端子13bの端面とは同一面となるように設定されている。
Similarly to the positive electrode
ここで、着目すべき点は、図7(A)に示すように、ホルダ25の中心(電池缶11の底面と交差する中心軸)に対して、上述した安全弁11a、正極導電部材12(正極端子12b)および負極導電部材13(負極端子13b)、ガス排出ダクト16、給気ダクト17、整流ダクト18、排気ダクト19、ユニット結合部15がすべて対称に配設されていることである。この理由は、図3に示すように、複数個のセルユニット20を直列接続する際に、隣接するセルユニット20の正極端子12bおよび負極端子13bを交互に配置する(互いに反対側に配置する)ことで、電池モジュール100を構成するセルユニット20の直列接続を確保するとともに、隣接するセルユニット20間の各ダクトを連通させるためである。
Here, as shown in FIG. 7A, the points to be noted are the above-described
図4(A)〜(C)に示すように、電池ケース10内には、正負極をセパレータを介して捲回した扁平状の捲回体22と捲回体22を浸潤する非水電解液(不図示)とが収容されている。
As shown in FIGS. 4A to 4C, in the
捲回体22は、捲回装置の扁平状軸芯を中心として、2枚のセパレータを数周捲回した後、負極、正極の順で捲回を開始し、正負極をそれぞれ所定の長さで切断し、さらにその外周に2枚のセパレータを数周捲回して捲回体を構成し、捲回装置の扁平状軸芯から捲回体を取り外して、体積出力密度を高めるため、この捲回体に所定面圧の圧力を加えることでさらに押し潰して構成したものである。なお、セルユニット20全体の軽量化を図るため、捲回体22は無芯構造とされており、捲回開始端および終了端は巻き解けを防止するために粘着テープで固定されている。
The winding
捲回体22を構成する正極は、例えば、厚さ20μmのアルミニウム箔(正極集電体)の両面の長手方向に沿う一側を除いて正極活物質合材を塗着したものである。正極活物質合剤には、例えば、正極活物質としてマンガン酸リチウム等のリチウム遷移金属複酸化物と、導電材として炭素粉末と、結着剤とを所定割合で混合したものを用いることができる。本実施形態では、このように混合した正極活物質を分散溶媒に添加、混練して正極スラリを作製しておき、正極スラリをアルミニウム箔に略均等、均一に所定の厚さで塗布した後、乾燥させ、所定かさ密度となるようにプレスすることで形成した。アルミニウム箔の正極活物質合剤未塗着部は正極リード片として使用されるが、この未塗着部を例えば矩形状に切り欠くようにしてもよい。
The positive electrode constituting the
一方、捲回体22を構成する負極は、例えば、厚さ10μmの圧延銅箔(負極集電体)の両面の長手方向に沿う一側を除いて負極活物質合材を塗着したものである。負極活物質合剤には、例えば、負極活物質としてリチウムイオンを吸蔵、放出可能な非晶質炭素と、結着剤とを所定割合で混合したものを用いることができる。本実施形態では、このように混合した負極活物質を分散溶媒に添加、混練して負極スラリを作製しておき、負極スラリを圧延銅箔に略均等、均一に所定の厚さで塗布した後、乾燥させ、所定かさ密度となるようにプレスすることで形成した。正極と同様に、圧延銅箔の負極活物質合剤未塗着部は負極リード片として使用されるが、この未塗着部を例えば矩形状に切り欠くようにしてもよい。
On the other hand, the negative electrode that constitutes the
捲回体22を構成するセパレータには、例えば、厚さ25μmの微多孔性ポリエチレンを用いることができる。なお、上述した正極リード片および負極リード片は、捲回体22の互いに反対側の端面から導出されている(図4(C)参照)。正極リード片は上下2枚の薄いアルミニウム製の集電板23に超音波溶接することで集結されており、同様に、負極リード片は上下2枚の薄い銅製の集電板24に超音波溶接することで集結されている。
For the separator constituting the
正極リード片の上側に配置された集電板23は正極接合部12の窪み底面部に溶接により接合されている。一方、負極側も同様に、負極リード片の上側に配置された集電板24は負極接合部13aの窪み底面部に溶接により接合されている。上述したように、正極接合部12a、負極接合部13aの周囲にはホルダ25へのインサート成形により配された絶縁シール材14が介在している。従って、捲回体22は絶縁シール材14を介して電池缶11に支持される構造であり、セルユニット20の正負極は、正極導電部材12、負極導電部材13を介して、それぞれホルダ25の側面に配された正極端子12b、負極端子13bに一体に導通しており、電池缶11は正負極のいずれの極性も採らない構造とされている。
The
上述した非水電解液には、例えば、エチレンカーボネート、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネートを1:1:1の割合で混合した混合溶媒中に、6フッ化リン酸リチウム(LiPF6)等のリチウム塩を1mol/Lの割合で溶解したものを用いることができる。 The non-aqueous electrolyte described above includes, for example, a lithium salt such as lithium hexafluorophosphate (LiPF 6 ) in a mixed solvent in which ethylene carbonate, dimethyl carbonate, and diethyl carbonate are mixed at a ratio of 1: 1: 1. What melt | dissolved in the ratio of 1 mol / L can be used.
捲回体22は、集電板23と正極接合部12aとの溶接および集電板24と負極接合部13aとの溶接後、上下を反対にした状態で所定量の非水電解液が注液される。そして、電池缶11の開口周部に電池蓋21の周縁が溶接され、電池ケース10内は密閉される。なお、本例では非水電解液に揮発性の溶媒が用いられるため、このような溶接は低温環境下で行われる。
After winding the
(電池モジュールの詳細)
上述したように、電池モジュール100の両端部にはエンドプレート30、40が配設される(図3参照)。
(Details of battery module)
As described above, the
図10(A)〜(C)に示すように、エンドプレート30は、上下側で隣接するセルユニット20の2つの給気ダクト17および2つの排気ダクト19を塞ぐ壁面33と、セルユニット20と同様に、四隅に円筒状で真鍮製のブッシュがインサートされたユニット結合部34を有している。また、エンドプレート30には、セルユニット20から解放されたガスを自動車300の外部に排出するための排出管(不図示)の接続部として機能する円形状の空洞32が中央に形成されており、その両側には、セルユニット20のガス排出ダクト部16に連通する空洞31が形成されている(図14も参照)。なお、図10では捨象しているが、エンドプレート30の側面にはナットがインサートされている(図12の基板取付部35参照)。
As shown in FIGS. 10A to 10C, the
図11(A)〜(C)に示すように、エンドプレート40は、両側面側で隣接するセルユニット20の4つのガス排出ダクト16を塞ぐ壁面43と、セルユニット20と同様に、四隅に円筒状で真鍮製のブッシュがインサートされたユニット結合部44を有している。また、エンドプレート40は、下側に、セルユニット20の2つの給気ダクト17と連通する矩形状の空洞41が形成されており、上側に、セルユニット20の2つの排気ダクト19に連通する矩形状の空洞42が形成されている(図13も参照)。なお、図11では捨象しているが、エンドプレート40の側面にはナットがインサートされている(図12の基板取付部45参照)。
As shown in FIGS. 11A to 11C, the
図3に示すように、エンドプレート30は自動車300の車外側に配置され、セルユニット20は上述した正極端子12b、負極端子13bが、隣接するセルユニット20同士で交互に積層配置され、自動車300の車内側にはエンドプレート40が配置される。これらの積層による位置決めを容易にするために、エンドプレート30、セルユニット20およびエンドプレート40の四隅に配されたユニット結合部34、15、44にはそれぞれ4本のボルト50が貫通されており、エンドプレート40の端部側で図示しないナットでネジ締結されている。なお、エンドプレート40の下側に形成された空洞41(図11(A)参照)には、上述したブロアファン110(図2参照)から冷却風が供給される。
As shown in FIG. 3, the
図12に示すように、電池モジュール100の両側面中央部には矩形状の制御基板60が固定されている。すなわち、制御基板60は、エンドプレート30、40の各側面にインサートされた2つのナットで構成される基板取付部35、45に、各側面あたり4本のネジでネジ締結されている。
As shown in FIG. 12, a
制御基板60には、予め電圧検出線62が配線されているとともに、セルコントローラ64およびコネクタ65がマウントされている。また、電圧検出線62はセルコントローラ64に予め接続されており、各電圧検出線62には、隣接するセルユニット20の正極端子12b、負極端子13b同士を接続するためのバスバー61が予め接続されている。なお、図12で示した例では、バスバー61ひとつ当たり2本の電圧検出線61が接続されているが、理論的にはバスバー61ひとつ当たり1本でもよく、本実施形態では、自動車用電源として確実性を担保するため、2本の電圧検出線61をバスバー61に予め接続している。また、セルコントローラ64とコネクタ65は予め接続されている。
A
隣接するセルユニット20の正極端子12b、負極端子13bは、例えば、銅製で丸孔が形成された平板状のバスバー61で接続されている。すなわち、ホルダ25にインサートされたナット27、28(図7参照)にバスバー61(の丸孔)を介して2本のネジでネジ締結されることで接続されている。
The
セルコントローラは、公知のように、例えば、A/Dコンバータ、電池電圧を測定するための基準電圧を生成する基準電圧生成回路、電圧測定箇所を順次指定するためのマルチプレクサ、差動増幅回路、ロジック回路、および、各セルユニット20間のセルバランス(容量や電圧)を一定に保つための容量調整用抵抗とロジック回路からの指令でオン・オフ可能なスイッチとを有し各セルユニット20に並列に接続されたセルバランス回路で構成される。本実施形態では、セルコントローラ64が電池モジュール100の両側に分割して配設されているため、一方のセルコントローラ64で各セルユニット20の電圧を演算することができないため、直列に接続された2つのセルユニット20の電圧を検出(監視)して電源モジュールコントローラ180(図2参照)に報知し、各セルユニット20の電圧および容量調整時間は電源モジュールコントローラ180側で演算され、セルコントローラ62に報知される。セルコントローラ64は、報知された容量調整時間に従い、電池モジュール100の充放電時に各セルユニット20の電池容量がほぼ均一となるように所定のスイッチをオン状態としてセルバランスが一定となるように調整する。また、上述したように、セルユニット62は、温度センサからの温度情報も電源モジュールコントローラ180に報知することで、セルコントローラ64により温度補正を行った各セルユニット20の容量調整(電圧の均一バランス化)が行われる。
As is well known, for example, an A / D converter, a reference voltage generation circuit that generates a reference voltage for measuring a battery voltage, a multiplexer for sequentially specifying voltage measurement locations, a differential amplifier circuit, and a logic are known. A circuit and a capacitance adjusting resistor for keeping the cell balance (capacity and voltage) between the
なお、コネクタ65は雌コネクタであり、図2に示すように、複数の雄コネクタを有するケーブルで電源モジュールコントローラ180に接続されている。また、モジュールアセンブリ150では、複数個の電池モジュール100がサービスディスコネクトスイッチSD/SWを介して接続されている。
The
<電池モジュールの組立て手順>
次に、本実施形態の電池モジュール100の組立て手順について説明する。
<Assembly procedure of battery module>
Next, the assembly procedure of the
図3に示すように、まず、4本のボルト50を位置決め部材として、エンドプレート30を配置した(貫通させた)後、セルユニット20を正極端子12b、負極端子13bが交互に反対側となるように積層する。その際、正極端子12bと負極端子13bとが確実に交互に配置されるように、嵌合構造を形成しておき、交互に配置されない場合には電池モジュール100が組み立てられない構造とするようにしておくようにしてもよい。そして、エンドプレート40を配置し(ボルト50に貫通させ)、ボルト50を図示しないナットでネジ締結する。これにより、電池モジュール100を構成するセルユニット20は積層され、給気ダクト17、排気ダクト19は連通し、セルユニット20間には整流ダクト18が位置する構造となるとともに(図13参照)、セルユニット20のガス排出ダクト16も連通する構造となる(図14参照)。
As shown in FIG. 3, after the
次に、図12に示すように、エンドプレート30、40の基板取付部35、45にネジで制御基板60を取り付け、次いで、ホルダ25にインサートされたナット27、28にバスバー61を介してネジを締結する。これにより、隣接するセルユニット20の正極端子12b、負極端子13b間の接続が完了する。この作業をバスバー61の数だけ繰り返す。そして、以上の作業を電池モジュール100の他側面についても行うことで、電池モジュール100の組み立てが完了する。これにより、電池モジュール100は、各セルユニット20が直列接続された接続構造となる。
Next, as shown in FIG. 12, the
<電池モジュールの動作>
次に、通常時における電池モジュール100の冷却動作および電池異常時におけるガス排出動作について説明する。
<Operation of battery module>
Next, the cooling operation of the
(通常時における冷却動作)
図13に示すように、ブロアファン110(図2参照)から供給された冷却風は、エンドプレート40に形成された空洞41を介して各セルユニット20の給気ダクト17に供給され、整流ガイド18間を流通して、排気ダクト19に集結され、エンドプレート40に形成された空洞42を介して(車内側に)排気される。一方、電池モジュール100の反対側は、給気ダクト17、排気ダクト19ともにエンドプレート30の壁面33で塞がれている。
(Normal cooling operation)
As shown in FIG. 13, the cooling air supplied from the blower fan 110 (see FIG. 2) is supplied to the
このとき、図8(B)に示すように、各セルユニット20の給気ダクト17に供給された冷却風は、リブ状の整流ダクト18間を整流ダクト18に沿って給気ダクト17側から排気ダクト19側にほぼ垂直方向に流れ(整流され)、充放電動作により昇温した各セルユニット20の電池ケース10(電池缶11の外底面)と接触し熱交換することで、各セルユニット20の熱を奪い各セルユニット20の温度上昇を抑制するとともに、各セルユニット20間の温度を一定に保つことが可能となる。
At this time, as shown in FIG. 8B, the cooling air supplied to the
(電池異常時におけるガス排出動作)
電池異常時(上述したように、例えば、過充電時、交通事故の際の異物の突き刺し時や圧壊時)には、セルユニット20が高温となるとともに非水電解液が分解することで、電池ケース10の内圧が上昇する。この内圧が上述した設定値以上となると、安全弁11aは開裂し、図9(C)の矢印に示すように、電池ケース10から解放されたガスは、安全弁11aに隣接してホルダ25に形成されたガス排出ダクト16に排出される。
(Gas discharge operation when battery is abnormal)
When the battery is abnormal (as described above, for example, at the time of overcharge or when a foreign object is pierced or collapsed during a traffic accident), the
このとき、図14に示すように、排出されたガスはガス排出ダクト16を介してエンドプレート30に形成された空洞31および空洞32から車外に排出される。一方、電池モジュール100の反対側は、エンドプレート40に形成された壁面43で塞がれているため、ガスが車内に漏れ出すことはない。
At this time, as shown in FIG. 14, the discharged gas is discharged out of the vehicle from the
<作用等>
次に、本実施形態の自動車300の作用効果について、セルユニット20および電池モジュール100の作用効果を中心に説明する。
<Action etc.>
Next, the operational effects of the
(セルユニット)
本実施形態では、金属製の電池ケース10(電池缶11)と樹脂製のホルダ25とがインサート成形により一体に形成されており、ホルダ25の周部には、電池ケース10を冷却する冷却風を供給するための給気ダクト17と、電池ケース10(電池缶11の外底面)との熱交換により昇温した冷却風を排出するための排気ダクト19とが形成されている(図4)。本実施形態によれば、電池ケース10とホルダ25とが一体に形成されているので、ホルダ25により電池ケース10の強度が向上するとともに、ホルダ25に給気ダクト17および排気ダクト19を一体に形成したので、特許文献2に示されているような、セルユニット20を構成する部品とは別にこれらのダクトを構成するための部材が不要となるため、部品数を低減させるとともに組立性を向上させることができる。
(Cell unit)
In the present embodiment, the metal battery case 10 (battery can 11) and the
また、本実施形態では、捲回体22の正負極が、それぞれホルダ25にインサートされた正極導電部材12、負極導電部材13を介してホルダ25の側端面まで導出されている(図4)。電池ケース10は強度を向上させるためホルダ25に覆われるようにインサートされるが、正極導電部材12、負極導電部材13がインサートされているので、セルユニット20の組立後に、正負極をホルダ25の端面まで導出する配線作業が不要となる。また、このように配設することにより、セルユニット20同士の接続が容易となる。
In the present embodiment, the positive and negative electrodes of the
さらに、本実施形態では、ホルダ25は断面矩形状を呈しており、正極導電部材12、負極導電部材13をホルダ25の対向する二辺の端面までそれぞれ導出している(図4)。このため、正極導電部材12およびその他側端部に形成された正極端子12b、負極導電部材13およびその他側端部に形成された負極端子13bの短絡を防止しやすい構造となる。
Further, in the present embodiment, the
また、本実施形態では、給気ダクト17と排気ダクト19とが、上述したホルダ25の対向する二辺と交差する他の二辺に沿う端部に形成されている(図4)。このため、セルユニット25全体の小型化を図ることができる。
In the present embodiment, the
さらに、本実施形態では、正極導電部材12、負極導電部材13、給気ダクト17および排気ダクト19が、電池ケース10の平面と交差する中心軸に対して対称に設けられており、給気ダクト17および排気ダクト19は同じ形状を有している(図4)。このため、隣接するセルユニット20を直列接続するために、隣接するセルユニット20同士のうち一方のセルユニット20を上記中心軸の周りに180°回転させるように配置して積層することができる。
Furthermore, in the present embodiment, the positive electrode
また、本実施形態では、正極導電部材12、負極導電部材13はホルダ25の端面側(正極端子12b側)とは反対側に正極接合部12aが形成されており、正極接合部12aでそれぞれ捲回体22の正負極に接合され、該接合箇所の周囲には絶縁シール材14が配されており、絶縁シール材14が正極導電部材12、負極導電部材13とともにインサート成形によりホルダ25にインサートされている(図4)。このため、正極導電部材12、負極導電部材13と捲回体22の正負極とのそれぞれの接続を容易に行うことができる。また、正極接合部12a、負極導電部材13は、電池缶11側に向けて突出し略矩形状に窪んだ形状を有しているため、溶接治具の挿入が容易である。
In the present embodiment, the positive electrode
さらにまた、本実施形態では、電池ケース10(電池缶11)の一部を薄肉化することで形成され電池ケース10の内圧を解放するための安全弁11aを備え、ホルダ25の安全弁11aに隣接する箇所に電池ケース10の内圧の解放により放出されるガスを排出するためのガス排出ダクト16が形成されている(図9)。このため、電池異常時に解放されたガスをガス排出ダクト16を介して安全に(車外に)排出することができる(図14)。
Furthermore, in this embodiment, the battery case 10 (battery can 11) is provided with a
またさらに、本実施形態では、捲回体22の正負極はそれぞれホルダ25にインサートされた正極導電部材12、負極導電部材13を介してホルダ25の端面まで導出されており、正極導電部材12、負極導電部材13、給気ダクト17および排気ダクト19、並びに、安全弁11aおよびガス排出ダクト16が、電池ケース10の平面と交差する中心軸に対して対称に設けられているとともに、4つのガス排出ダクト16は同一の形状を有している(図3)。このため、隣接するセルユニット20を直列接続するために、隣接するセルユニット20同士のうち一方のセルユニット20を上記中心軸の周りに180°回転させるように配置して積層する場合に、隣接するセルユニット20同士の正極端子12b、負極端子13bが同一水平面上に配置されバスバー61での接続が容易となるとともに(図12)、上記一方のセルユニット20の給気ダクト17、排気ダクト19は、それぞれ位置が上下方向で入れ替えられ、それぞれ排気ダクト、給気ダクトとして機能し、隣接するセルユニット20同士で給気ダクトおよび排気ダクトがそれぞれ連通する構造を採ることができるとともに(図13)、ガス排出ダクト16同士が連通する構造を採ることができる(図14)。
Furthermore, in this embodiment, the positive and negative electrodes of the
そして、本実施形態では、ホルダ25は、電池ケース10の一面側(電池缶11の外底面側)に、給気ダクト17と排気ダクト19との間を流通する冷却風を整流するための複数の整流ダクト18(リブ状の突起)を有している(図4)。このため、セルユニット20の給気ダクト17に供給された冷却風は、リブ状の整流ダクト18間を整流ダクト18に沿って給気ダクト17側から排気ダクト19側にほぼ垂直方向に流れ、充放電動作により昇温したセルユニット20の電池ケース10と接触し熱交換することで、セルユニット20の熱を奪いセルユニット20の温度上昇を抑制するとともに、セルユニット20間の温度を一定に保つことが可能となる。このように電池モジュール100を構成するセルユニット20を一定の温度に保つことで、特定のセルユニット20に負荷が過重に掛かって該セルユニット20が劣化することで、電池モジュール100の性能低下や設計寿命の低下を招くことを防止することができる。
In the present embodiment, the
(電池モジュール)
本実施形態では、上記利点を有するセルユニット20を複数個積層して電池モジュール100を構成したので(図3)、以下に詳述するように、部品数の低減および組立性の向上(組立時間の短縮)を図ることができる。
(Battery module)
In the present embodiment, since the
まず、ホルダ25、エンドプレート30、40は四隅にそれぞれ貫通孔が形成されたユニット結合部15(図4)、34(図10)、44(図11)を有しており、各ユニット結合部にボルト50を貫通させることで複数個のセルユニット20、エンドプレート30、40が固定されている(図3)。このため、組立時に、セルユニット20、エンドプレート30、40の位置決め、固定が容易になる。
First, the
また、セルユニット20の各々は、捲回体22の正負極がそれぞれホルダ25にインサートされた正極導電部材12、負極導電部材13を介してホルダ25の端面まで導出され、正極導電部材12、負極導電部材13、給気ダクト17および排気ダクト19は、電池ケース10(電池缶11)の平面と交差する中心軸に対して対称に設けられており、電池モジュール100を構成するセルユニット20は隣接するセルユニット20同士で正極導電部材12、負極導電部材13がそれぞれ反対側となるように配置されて積層されている。このため、隣接するセルユニット20を直列接続するために、隣接するセルユニット20同士のうち一方のセルユニット20を上記中心軸の周りに180°回転させるように配置して積層する場合に、隣接するセルユニット20同士の正極端子12b、負極端子13bが同一水平面上に配置されバスバー61での接続が容易となるとともに(図12)、上記一方のセルユニット20の給気ダクト17、排気ダクト19は、それぞれ位置が上下方向で入れ替えられ、それぞれ排気ダクト、給気ダクトとして機能し、隣接するセルユニット20同士で給気ダクトおよび排気ダクトがそれぞれ連通する構造を採ることができる(図13)。
Each of the
さらに、セルユニット20の各々は、電池ケース10(電池缶11)の一部を薄肉化することで形成され電池ケース10の内圧を解放するための安全弁11aを備え、ホルダ25の安全弁11aに隣接する箇所に内圧の解放により放出されるガスを排出するためのガス排出ダクト16がさらに形成されているとともに、正極導電部材12、負極導電部材13、給気ダクト17および排気ダクト19、並びに、安全弁11aおよびガス排出ダクト16が、電池ケース10(電池缶11)の平面と交差する中心軸に対して対称に設けられている。このため、上述したように、隣接するセルユニット20を直列接続するために、隣接するセルユニット20同士のうち一方のセルユニット20を上記中心軸の周りに180°回転させるように配置して積層する場合に、隣接するセルユニット20同士の正極端子12b、負極端子13bが同一水平面上に配置されバスバー61での接続が容易となるとともに(図12)、上記一方のセルユニット20の給気ダクト17、排気ダクト19は、それぞれ位置が上下方向で入れ替えられ、それぞれ排気ダクト、給気ダクトとして機能し、隣接するセルユニット20同士で給気ダクトおよび排気ダクトがそれぞれ連通する構造を採ることができるとともに(図13)、ガス排出ダクト16同士が連通する構造を採ることができる(図14)。
Furthermore, each of the
さらにまた、隣接するセルユニット20の正極導電部材12、負極導電部材13同士を接続するためのバスバー61と、該バスバー61に予め接続された電圧検出線62と、電圧検出線62に予め接続されセルユニット20を制御するセルコントローラ64と、コネクト65とを有する制御基板60を、電池モジュール100の側面にネジ締結するだけで固定および結線作業が完了するので(図12)、部品数の低減および組立性の向上を図ることができる。
Furthermore, the
(自動車)
本実施形態の自動車300では、複数個の電池モジュール100を有するモジュールアセンブリ150と電源モジュールコントローラ180とで構成された電源モジュール200を搭載している(図2)。このため、本実施形態の自動車300によれば、電池モジュール100を構成するセルユニット20は電池ケース10がホルダ25で覆われているので、強固で振動等による影響を受けづらい。また、ホルダ25に一体に上述した種々のダクトを形成したので、軽量化および部品数の低減による低コスト化を図ることができる。
(Automobile)
The
また、本実施形態の自動車300では、電源モジュール200が車外に近い後部座席シートの下側に搭載されている(図1)。このため、本実施形態の自動車300によれば、セルユニット20の安全弁11aが開裂して排出されるガスはガス排出ダクト16を介してエンドブレート30に形成された空洞31および空洞32から車外に排出され、電池モジュール100の反対側は、エンドプレート40に形成された壁面43で塞がれている(図14)。このため、ガスが車内に漏れ出すことはなく、電池モジュール100を車載する場合に自動車300の乗員の安全を確保することができる。
Further, in the
なお、本実施形態では、蓄電デバイスにリチウムイオン二次電池のセルユニット20を例示したが、本発明はこれに制限されるものではない。例えば、ニッケル水素電池等の二次電池を用いるようにしてもよい。また、蓄電デバイスは二次電池に限らず、キャパシタであってもよく、両者を併用したものであってもよい。
In addition, in this embodiment, although the
また、本実施形態では、電池ケース10に浅底箱状(断面矩形状)のものを例示したが、本発明はこれに限るものではない。例えば、円柱状や公知の電池ケースを用いるようにしてもよい。同様に、ホルダ25の形状にも制限はなく、種々のダクトがそれぞれ連通可能な構造であればよい。
In the present embodiment, the
さらに、本実施形態では、正極導電部材12、負極導電部材13、バスバー61に特定の材質を例示したが本発明はこれに制限されるものではなく、種々の公知の材質のものを用いることができる。この点は、例示した絶縁シール材14についても同じである。
Furthermore, in the present embodiment, specific materials are exemplified for the positive electrode
また、本実施形態では、棒状部材にボルト50を例示したが、本発明はこれに制約されることなく、セルユニット20等の位置決め、固定ができる棒状の部材であればよい。
In the present embodiment, the
さらに、本実施形態では、蓄電モジュールとしてセルユニット20を直列接続した電池モジュール100を例示したが、本発明はこれに制約されることなく、各セルユニット20を並列、直並列接続して蓄電モジュールを構成するようにしてもよい。このような直並列接続構造を採る場合に、上述したように、二次電池とキャパシタとを並列に接続してもよい。
Furthermore, in the present embodiment, the
また、本実施形態では、自動車にハイブリッド電気自動車を例示したが、本発明はこのような態様に限らず、例えば、純正電気自動車(PEV)や燃料電池と蓄電デバイスとの両者を駆動源とする燃料電池ハイブリッド自動車(FCHV)にも適用可能である。 Moreover, in this embodiment, although the hybrid electric vehicle was illustrated as a motor vehicle, this invention is not restricted to such an aspect, For example, both a pure electric vehicle (PEV), a fuel cell, and an electrical storage device are used as a drive source. The present invention can also be applied to a fuel cell hybrid vehicle (FCHV).
そして、本実施形態では、電池モジュール100をハイブリッド電気自動車に搭載した例を示したが、電池モジュール100は移動体に搭載する以外の据置タイプの蓄電モジュールとしても使用可能である。
In the present embodiment, the
本発明は性能や安全性を犠牲にすることなく、部品数を低減させ組立性を向上させた蓄電デバイス、該蓄電デバイスを備えた蓄電モジュールおよび該蓄電モジュールを備えた自動車を提供するものであるため、蓄電デバイス、蓄電モジュールや自動車の製造、販売に寄与するので、産業上の利用可能性を有する。 The present invention provides a power storage device in which the number of components is reduced and the assemblability is improved without sacrificing performance and safety, a power storage module including the power storage device, and an automobile including the power storage module. Therefore, it contributes to the manufacture and sale of power storage devices, power storage modules and automobiles, and thus has industrial applicability.
10 電池ケース(ケース)
11 電池缶
11a 安全弁
12 正極導電部材
12a 正極接合部
12b 正極端子
13 負極導電部材
13a 負極接合部
13b 負極端子
14 絶縁シール材
16 ガス排出ダクト
17 給気ダクト
18 整流ダクト(突起)
19 排気ダクト
20 セルユニット(蓄電デバイス)
22 捲回体(電極群)
25 ホルダ(保持部材)
50 ボルト(棒状部材)
60 制御基板
61 バスバー(金属板)
62 電圧検出線
64 セルコントローラ
100 電池モジュール(蓄電モジュール)
300 バイブリッド電気自動車(自動車)
10 Battery case (case)
DESCRIPTION OF
19
22 Winding body (electrode group)
25 Holder (holding member)
50 bolts (rod-like members)
60
62
300 Vibrid Electric Vehicle (Automobile)
Claims (15)
前記ケースを保持する樹脂製の保持部材と、
を備え、
前記ケースと前記保持部材とをインサート成形により一体に形成するとともに、前記保持部材の周部に、前記ケースを冷却する冷却風を供給するための給気ダクトと、前記ケースとの熱交換により昇温した冷却風を排出するための排気ダクトとを形成したことを特徴とする蓄電デバイス。 A case containing an electrode group in which positive and negative electrodes are arranged via a separator and an electrolyte solution infiltrating the electrode group;
A resin-made holding member for holding the case;
With
The case and the holding member are integrally formed by insert molding, and the air supply duct for supplying cooling air for cooling the case to the peripheral portion of the holding member is raised by heat exchange with the case. An electricity storage device characterized by forming an exhaust duct for discharging warm cooling air.
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