(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
【発明を実施するための形態】
【0009】
以下、本開示に係る一実施形態について、図面を参照して説明する。図面は、模式的なものである。図面上の寸法又は比率等は、現実のものとは必ずしも一致していない。各図面における各構成部の描写は、部分的に簡略化されることがある。
【0010】
図1は、一実施形態に係る組電池100の外観斜視図である。組電池100は、上部ケース300と、下部ケース110と、セルホルダ120と、BATケース500と、ガス排出管600とを備える。下部ケース110は、収容ケースともいう。セルホルダ120は、ホルダともいう。組電池100は、略直方体形状である。X軸の正の方向に向く面は、組電池100の第1側面ともいう。X軸の負の方向に向く面は、組電池100の第2側面ともいう。Z軸の正の方向に向く面は、組電池100の上面ともいう。上面の反対側に対応するZ軸の負の方向に向く面は、組電池100の底面ともいう。Y軸の負の方向を向く面は、組電池100の前面ともいう。前面の反対側に対応するY軸の正の方向を向く面は、組電池100の背面ともいう。組電池100の各面の名称は、下部ケース110、セルホルダ120及びBATケース500の各面を示す名称として適用されうる。
【0011】
下部ケース110と、セルホルダ120と、BATケース500とは、係合部材180によって、第1側面の側で互いに係合される。下部ケース110と、セルホルダ120と、BATケース500とは、係合部材180によって、第2側面の側でも互いに係合される。下部ケース110と、セルホルダ120と、BATケース500とが係合された部材は、電池ケースともいう。電池ケースには、後述する電池セル150(
図3参照)が収容される。
【0012】
下部ケース110と、セルホルダ120と、BATケース500とは、例えば、PBT(Poly-Butylene Terephthalate)等の樹脂により構成されてよい。
【0013】
上部ケース300は、上面と第1側面とが接続する辺の一部に、凹部301及び凹部302を有する。上部ケース300は、前面と上面とが接続する辺の一部に、凹部303を有する。組電池100は、凹部301、凹部302及び凹部303に、それぞれSSG端子250、LOAD端子260及びGND端子270を備える。
【0014】
上部ケース300は、第1側面に開口304を有する。組電池100は、開口304に、コネクタ310を備える。
【0015】
上部ケース300は、例えば、PBT(Poly-Butylene Terephthalate)等の樹脂により構成されてよい。
【0016】
ガス排出管600は、電池セル150から排出されるガスを通過させて、ガスを電池ケースの外部に排出する。ガス排出管600は、例えば、金属製のチューブであってよい。
【0017】
本実施形態において、組電池100は、内燃機関を備えた車両、又は内燃機関と電動機との双方の動力で走行可能なハイブリッド車両等の車両に搭載されて使用されると仮定する。組電池100は、例えば、車両の座席の下に搭載されてよい。組電池100は、例えば、車両のセンターコンソールに搭載されてよい。組電池100は、車両用に限られず、他の用途で用いられてよい。
【0018】
図2は、
図1に示す組電池100を含む電源システム400の概略を示す機能ブロック図である。電源システム400は、組電池100と、オルタネータ410と、スタータ420と、第2の二次電池430と、負荷440と、スイッチ450と、制御部460とを備える。組電池100は、下部ケース110に収容される第1の二次電池130を含む。第1の二次電池130、オルタネータ410、スタータ420、第2の二次電池430及び負荷440は、並列に接続される。
【0019】
組電池100は、MOSFET210(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)と、リレー220と、センサ230とを備える。組電池100は、ヒュージブルリンク240と、第1の二次電池130と、BMS140(Battery Management System)とをさらに備える。BMS140は、バッテリコントローラともいう。組電池100は、SSG端子250と、LOAD端子260と、GND端子270とをさらに備える。
【0020】
リレー220と、第1の二次電池130と、ヒュージブルリンク240と、GND端子270とは、この順で直列に接続される。リレー220は、MOSFET210とSSG端子250とに電気的に接続される。SSG端子250は、オルタネータ410に電気的に接続される。MOSFET210は、LOAD端子260を介して、第2の二次電池430及び負荷440に直列に接続される。GND端子270は、接地される。
【0021】
センサ230は、第1の二次電池130に電気的に接続される。BMS140は、センサ230に通信可能に接続される。BMS140は、電源システム400の制御部460に、通信可能に接続される。BMS140は、MOSFET210と、リレー220と、センサ230とに、通信可能に接続される。センサ230の機能を実行する回路は、センサ基板231(
図7参照)に実装される。
【0022】
リレー220は、第1の二次電池130を、電源システム400における組電池100外の各構成要素と並列に接続する、又は、各構成要素から切断するスイッチング素子として機能する。組電池100外の電源システム400の各構成要素は、外部回路ともいう。
【0023】
センサ230は、適宜な構造を有し、適宜な方式で第1の二次電池130を含む回路に流れる電流、又は、第1の二次電池130を含む回路に印加される電圧を測定する。
【0024】
ヒュージブルリンク240は、ヒューズ本体と、ヒューズ本体を収容保持する絶縁樹脂製のハウジングと、ハウジングを覆う絶縁樹脂製のカバーとにより構成され、過電流が生じた場合に溶断する。
【0025】
第1の二次電池130は、電池セル150(
図3参照)のアセンブリにより構成される。第1の二次電池130を構成する電池セル150は、例えばリチウムイオン電池又はニッケル水素電池等の二次電池であってよい。第1の二次電池130は、正極側でリレー220に電気的に接続される。第1の二次電池130は、負極側でヒュージブルリンク240に電気的に接続される。ヒュージブルリンク240は、GND端子270を介して接地される。
【0026】
MOSFET210は、第2の二次電池430及び負荷440を、電源システム400における他の構成要素と並列に接続する、又は、他の構成要素から切断するスイッチング素子として機能する。組電池100は、MOSFET210を備えないこともある。MOSFET210は、MOS基板212(
図9参照)に実装される。
【0027】
BMS140は、センサ230から、第1の二次電池130の電流又は電圧等の測定結果を取得する。BMS140は、測定結果に基づいて、第1の二次電池130の状態を推定する。BMS140は、例えば第1の二次電池130の充電率等を推定する。充電率は、SOC(State Of Charge)ともいう。BMS140の機能を実行する回路は、BMS基板141(
図9及び
図10参照)に実装される。
【0028】
オルタネータ410は、発電機であって、車両のエンジンに機械的に接続される。オルタネータ410は、エンジンの駆動によって発電を行う。オルタネータ410がエンジンの駆動によって発電した電力は、レギュレータで出力電圧を調整されて、第1の二次電池130、第2の二次電池430及び負荷440に供給され得る。オルタネータ410は、車両の減速時等に回生によって発電可能である。オルタネータ410が回生発電した電力は、第1の二次電池130及び第2の二次電池430の充電に使用されうる。
【0029】
スタータ420は、例えばセルモータを含んで構成されうる。スタータ420は、第1の二次電池130及び第2の二次電池430の少なくとも一方からの電力供給を受けて、車両のエンジンを始動させる。
【0030】
第2の二次電池430は、例えば鉛蓄電池により構成されうる。第2の二次電池430は、負荷440に電力を供給する。
【0031】
負荷440は、例えば車両に備えられたオーディオ、エアコンディショナ、及びナビゲーションシステム等を含みうる。負荷440は、供給された電力を消費して動作する。負荷440は、エンジン駆動の停止中に第1の二次電池130から電力供給を受けて動作し、エンジン駆動中にオルタネータ410及び第2の二次電池430から電力供給を受けて動作する。
【0032】
スイッチ450は、スタータ420と直列に接続される。スイッチ450は、スタータ420を他の構成要素と並列に接続する、又は、他の構成要素から切断するスイッチング素子として機能する。
【0033】
制御部460は、電源システム400の全体の動作を制御する。制御部460は、例えば車両のECU(Electric Control Unit又はEngine Control Unit)により構成されてよい。制御部460は、スイッチ450及びBMS140に、通信可能に接続される。制御部460は、BMS140を介して、MOSFET210及びリレー220に、通信可能に接続される。制御部460は、スイッチ450、MOSFET210及びリレー220の動作をそれぞれ制御する。制御部460は、各構成要素を制御することによって、オルタネータ410、第1の二次電池130及び第2の二次電池430による電力供給、並びに第1の二次電池130及び第2の二次電池430の充電を行う。
【0034】
図3は、組電池100に収容される電池セル150の配置を示す斜視図である。本実施形態に係る組電池100は、5個の電池セル150−1〜5を収容する。組電池100に収容される電池セル150の数量は、5つに限られない。組電池100に収容される電池セル150の数量は、電池セル150の最大出力及び車両等の被駆動機器が消費する電力等に応じて、適宜決定されうる。
【0035】
電池セル150は、6つの面を有する略直方体形状である。電池セル150の6つの面のうち2つの面は、他の4つの面よりも大きい面積を有する。電池セル150の面のうち比較的面積の大きい2つの面は、扁平面ともいう。電池セル150は、扁平面がZ軸の正の方向及び負の方向に向くように配置される。言い換えれば、電池セル150は、扁平面が組電池100の上面及び底面に略平行となるように配置される。
【0036】
本実施形態に係る組電池100において、電池セル150は、2段と3段とに分けてZ軸方向に積層される。2段に積層された電池セル150は、X軸の正の方向の側に配置される。3段に積層された電池セル150は、X軸の負の方向の側に配置される。電池セル150が積層される数量は、組電池100に収容される電池セル150の数量に応じて、適宜変更されうる。積層される電池セル150の間には、電池セル150間の絶縁をとるための絶縁シート155(
図11参照)が配置される。
【0037】
電池セル150のY軸の負の方向の側の面は、キャップ面151ともいう。電池セル150は、キャップ面151が組電池100の前面の側に向くように配置される。電池セル150は、キャップ面151に、正極端子152と、負極端子153と、安全弁154とを備える。キャップ面151は、長辺と短辺とを有する略長方形状である。正極端子152及び負極端子153は、キャップ面151の長辺方向の両端付近に設けられる。正極端子152及び負極端子153は、電池セル150から電力を出力する電極である。正極端子152及び負極端子153をまとめて電極端子ともいう。
【0038】
安全弁154は、正極端子152と負極端子153との間に設けられる。安全弁154は、電池セル150内部で発生するガスによって、電池セル150内部の圧力が所定圧力以上になった場合にガスを外部に排出するために開く。電池セル150内部の圧力は、電池セル150が経年劣化した場合又は熱暴走した場合等に、所定圧力以上になりうる。所定圧力は、電池セル150の仕様に応じて、適宜定められうる。
【0039】
図4は、電池セル150が下部ケース110及びセルホルダ120に収容された状態を示す図である。下部ケース110は、上面の側に、係合孔115を有する。下部ケース110は、図示されていない底面の側にも、係合孔115を有する。セルホルダ120は、上面の側に、係合爪128を有する。セルホルダ120は、図示されていない底面の側にも、係合爪128を有する。係合孔115及び係合爪128とは、上面の側及び底面の側それぞれで互いに嵌合することによって、下部ケース110及びセルホルダ120を係合する。
【0040】
図4において、下部ケース110及びセルホルダ120は、係合孔115が係合爪128の外側に位置するように構成される。下部ケース110及びセルホルダ120は、係合孔115が係合爪128の内側に位置するように、構成されてよい。係合孔115と係合爪128とは、交換されてよい。つまり、下部ケース110及びセルホルダ120は、係合孔115がセルホルダ120に設けられ、且つ、係合爪128が下部ケース110に設けられるように構成されてもよい。
【0041】
組電池100は、第1側面の側に、係合部材180を備える。組電池100は、図示されていない第2側面の側にも、係合部材180を備える。下部ケース110及びセルホルダ120はそれぞれ、第1側面の側に凸部112及び凸部122を有する。下部ケース110及びセルホルダ120はそれぞれ、図示されていない第2側面の側にも、凸部112及び凸部122を有する。係合部材180は、凸部112と、凸部122とを挟持することによって、下部ケース110とセルホルダ120とを係合する。係合部材180は、例えばクリップ等の弾性部材であってよい。
【0042】
セルホルダ120は、上面の側に、BATケース500と係合されるための係合孔125を有する。セルホルダ120は、図示されていない底面の側にも、係合孔125を有する。
【0043】
組電池100は、セルホルダ120の側に、セル間バスバ160−1〜4と、総プラス端子バスバ164と、総マイナス端子バスバ165とを備える。セル間バスバ160−1〜4は、まとめてセル間バスバ160ともいう。セル間バスバ160と、総プラス端子バスバ164と、総マイナス端子バスバ165とは、まとめてバスバともいう。バスバは、電池セル150の電極端子に電気的に接続される。バスバは、電池セル150の電極端子に溶接されてよい。バスバは、電池セル150の電極端子に、圧着等の他の方法で電気的に接続されてもよい。
【0044】
セル間バスバ160は、電池セル150の正極端子152と、他の電池セル150の負極端子153とを電気的に接続する。例えば、セル間バスバ160−1は、電池セル150−1の正極端子152と、電池セル150−2の負極端子153とを電気的に接続する。セル間バスバ160−4は、電池セル150−4の正極端子152と、電池セル150−5の負極端子153とを電気的に接続する。セル間バスバ160−2及び3は、他のセル間バスバ160と同様に、電池セル150の電極端子を電気的に接続する。総プラス端子バスバ164は、電池セル150−5の正極端子152に、電気的に接続される。総マイナス端子バスバ165は、電池セル150−1の負極端子153に、電気的に接続される。バスバは、総プラス端子バスバ164と総マイナス端子バスバ165との間で、電池セル150を直列に接続する。
【0045】
図5は、セル間バスバ160の構造を示す図である。セル間バスバ160は、凸部161と、端子接続部162と、センサ取付端子163とを備える。セル間バスバ160は、例えば銅又はアルミニウム等の導電性の金属で構成されてよい。
【0046】
セル間バスバ160の凸部161は、セルホルダ120に設けられるリブ等の構造との接触を回避するために設けられる。端子接続部162は、電池セル150の電極端子に電気的に接続される。凸部161は、2つの端子接続部162の間に位置する。例えば
図4において、セル間バスバ160−1をX軸の正の方向から見た場合、凸部161は、2つの端子接続部162よりもY軸の負の方向に突出している。
【0047】
端子接続部162は、溶接用開口162aを有する。端子接続部162は、溶接用開口162aの周縁部において、例えばビード溶接等の溶接によって、電池セル150の各電極端子に電気的に接続される。
【0048】
センサ取付端子163は、センサ基板231(
図7参照)が取り付けられる端子である。センサ取付端子163は、ナット163aを有する。センサ基板231は、例えばナット163aに螺合するボルト等によって、センサ取付端子163に取り付けられる。センサ基板231は、各電池セル150の電極端子に電気的に接続される。
【0049】
図4に示すように、総プラス端子バスバ164及び総マイナス端子バスバ165は、外部接続部166と、セル間バスバ160と同様の端子接続部162とを有する。総プラス端子バスバ164及び総マイナス端子バスバ165は、セル間バスバ160と同様に、例えば銅又はアルミニウム等の導電性の金属で構成されてよい。総プラス端子バスバ164及び総マイナス端子バスバ165は、端子接続部162の溶接用開口162aの周縁部において、溶接等によって、電池セル150の電極端子に電気的に接続される。
【0050】
総プラス端子バスバ164及び総マイナス端子バスバ165は、外部接続部166によって、総プラス銅バスバ285及び総マイナス銅バスバ286(
図8及び
図9参照)にそれぞれ電気的に接続される。総プラス銅バスバ285及び総マイナス銅バスバ286は、銅バスバともいう。外部接続部166は、ねじ穴166aを有する。外部接続部166は、ねじ穴166aに挿入したボルト等によって、銅バスバに電気的に接続される。総プラス端子バスバ164及び総マイナス端子バスバ165の端子接続部162は、セル間バスバ160と同等に、センサ取付端子163を有する。センサ基板231は、センサ取付端子163を介して、総プラス端子バスバ164及び総マイナス端子バスバ165に電気的に接続される。
【0051】
図4に示すように、組電池100は、下部ケース110に締結部370を備える。締結部370は、補機台座200(
図8参照)を取り付けるために用いられる。
【0052】
図4に示すように、組電池100は、前面側に、安全弁カバー610及び611と、ガスチューブ620とを備える。安全弁カバー610及び611は、例えばPBT等の樹脂で構成されてよい。安全弁カバー610及び611は、電池セル150のキャップ面151との間にシール630(
図11参照)を挟んで、安全弁154を覆うようにキャップ面151に取り付けられる。シール630は、例えば、EPDM(Ethylene-Propylene-Diene Monomer)等のゴムで構成されてよい。安全弁カバー610及び611は、ねじ止め等によって、セルホルダ120に取り付けられてよい。
【0053】
安全弁カバー610は、3段に積層された電池セル150−1〜3の安全弁154に共通して取り付けられる。安全弁カバー611は、2段に積層された電池セル150−4〜5の安全弁154に共通して取り付けられる。安全弁カバー610及び611は、電池セル150の安全弁154から排出されるガスを内部に保持しうる。
【0054】
安全弁カバー610は、安全弁154から排出されるガスを通過させるガスダクト612を有する。ガスダクト612は、安全弁カバー610から、組電池100の前面の側に突出する。安全弁カバー611は、安全弁154から排出されるガスを通過させるガスダクト613及び614を有する。ガスダクト613及び614は、安全弁カバー611から、組電池100の前面の側に突出する。
【0055】
安全弁カバー610のガスダクト612と、安全弁カバー611のガスダクト613とは、ガスが漏洩しないようにガスチューブ620で接続される。この場合、電池セル150−1〜3から安全弁カバー610に排出されたガスは、安全弁カバー611に移動しうる。
【0056】
安全弁カバー611のガスダクト614は、ガスが漏洩しないようにガス排出管600に接続される。この場合、安全弁カバー610から安全弁カバー611に移動したガスと、電池セル150−4〜5から安全弁カバー611に排出されたガスとは、ガス排出管600に排出されうる。組電池100が車両に搭載される場合、ガス排出管600は、例えば車体の下部の外部空間にガスを排出する。
【0057】
安全弁カバー610及び611からガス排出管600まで、ガスが漏えいしないように接続されることによって、ガスが組電池100の周囲に漏洩しにくくなる。組電池100が車両に搭載される場合、ガスが車外に排出され、車内に漏洩しにくくなる。ガスダクト612及び614が組電池100の前面の側に突出することで、電池セル150から排出されたガスは、ガスダクト612及び614の方へ誘導されやすくなる。
【0058】
図6は、
図4のA−A断面図である。
図6において、安全弁カバー610及びバスバは、省略されている。電池セル150−1〜3は、絶縁シート155を挟んで、3段に積層され、下部ケース110とセルホルダ120との間に収容される。下部ケース110は、Y軸の正の方向の側に、リブ114を有するクラッシャブルゾーン113を備える。クラッシャブルゾーン113には、電池セル150が収容されていない。クラッシャブルゾーン113の剛性は、リブ114によって高められうる。クラッシャブルゾーン113は、リブ114以外の部分に空間を有する。このようにすることで、クラッシャブルゾーン113は、例えば、下部ケース110に対してY軸の負の方向に衝撃が与えられた場合に衝撃を吸収するように変形しやすくなる。結果として、電池セル150に対する衝撃が緩和されうる。また、下部ケース110が軽量化されうる。
【0059】
図7は、センサ基板231が取り付けられた組電池100の正面図である。
図4にも示されている構成についての説明は、省略する。組電池100は、前面の側に、センサ基板231−1〜2と、FPC232−1〜2(Flexible Print Circuit)とを備える。センサ基板231−1〜2は、センサ基板231ともいう。FPC232−1〜2は、FPC232ともいう。
【0060】
センサ基板231−1は、3段に積層された電池セル150−1〜3に電気的に接続されるセル間バスバ160−1〜3及び総マイナス端子バスバ165のセンサ取付端子163に、取付部材233によって取り付けられる。センサ基板231−2は、2段に積層された電池セル150−4〜5に電気的に接続されるセル間バスバ160−3〜4及び総プラス端子バスバ164のセンサ取付端子163に電気的に接続するように、取付部材233によって取り付けられる。取付部材233は、例えば、ねじ又はビス等であってよい。FPC232−1は、センサ基板231−1と、BMS基板141(
図9及び
図10参照)とを電気的に接続する。BMS基板141は、
図2のBMS140の機能を実行する回路を含む。FPC232−2は、センサ基板231−1と、センサ基板231−2とを電気的に接続する。
【0061】
センサ基板231は、
図2のセンサ230の機能を実行する回路を含む。センサ基板231は、各電池セル150の電極端子間に流れる電流、及び、電極端子間の電圧の少なくとも一方を測定しうる。センサ基板231は、BMS基板141からの測定指示に応じて、電流又は電圧を測定してよい。センサ基板231は、BMS基板141に測定結果を出力してよい。
【0062】
本実施形態に係る組電池100によれば、1枚のセンサ基板231が3段に積層された電池セル150と2段に積層された電池セル150とにまたがって取り付けられる場合と比較して、センサ基板231にかかる応力が緩和されうる。本実施形態に係る組電池100によれば、BMS基板141が電池セル150に直接取り付けられる場合と比較して、BMS基板141にかかる応力が緩和されうる。
【0063】
図8は、BATケース500と補機台座200とが取り付けられた組電池100を示す図である。BATケース500は、セルホルダ120に係合される。セルホルダ120及びBATケース500はそれぞれ、第1側面の側に凸部122及び凸部502を有する。セルホルダ120及びBATケース500はそれぞれ、図示されていない第2側面の側にも、凸部122及び凸部502を有する。係合部材180は、第1側面及び第2側面で凸部122と凸部502とを挟持することによって、セルホルダ120とBATケース500とを係合する。
【0064】
BATケース500は、上面の側及び底面の側に、
図4に示すセルホルダ120の係合孔125に嵌合する爪を有する。BATケース500とセルホルダ120とは、上面及び底面の側それぞれで、セルホルダ120の係合孔125と、BATケース500の爪とが嵌合することによっても係合される。セルホルダ120の係合孔125は、BATケース500の爪の外側に位置してよいし、内側に位置してよい。BATケース500の爪とセルホルダ120の係合孔125とは、交換されてよい。
【0065】
BATケース500がセルホルダ120に係合されることによって、電池セル150のキャップ面151の側に設けられるセンサ基板231等の構成がBATケース500によってカバーされる。BATケース500は、組電池100に正面側から加わる衝撃を緩和しうる。
【0066】
電池セル150を収容する構成は、電池モジュールともいう。電池モジュールは、下部ケース110とセルホルダ120とBATケース500とが係合して構成されてよい。電池モジュールは、下部ケース110とセルホルダ120とBATケース500との少なくとも1つで構成されてよい。電池モジュールは、電池セル150が3段に積層されている側と、電池セル150が2段に積層されている側とを有する。電池セル150が3段に積層されている側は、3段側ともいう。電池セル150が2段に積層されている側は、2段側ともいう。言い換えれば、電池モジュールは、2段側と3段側とを有する。下部ケース110、セルホルダ120及びBATケース500は、電池モジュールと同様に、2段側と3段側とを有する。
【0067】
BATケース500は、3段側の上面に、ヒュージブルリンク240を備える。ヒュージブルリンク240は、一端において、総マイナス銅バスバ286及び総マイナス端子バスバ165を介して、電池セル150−1の負極端子153に電気的に接続される。ヒュージブルリンク240は、他端において、GND銅バスバ280を介して、GND端子270に電気的に接続される。
【0068】
下部ケース110は、電池モジュールの3段側の上面に、BMS基板141を取り付けるためのナット穴146と、BMS基板141に設けられる嵌合孔144(
図10参照)に嵌合するためのピン147とを備える。下部ケース110は、組電池100の背面の側に、リブ114を備える。下部ケース110は、組電池100の背面の側に、固定部116を備える。組電池100は、固定部116をボルト等で固定することで、車体等に固定されうる。下部ケース110は、固定部116から上面側に延在するピラー117を備える。ピラー117は、下部ケース110の他の部分より厚く、高い剛性を有しうる。下部ケース110は、ピラー117が高い剛性を有することによって、固定部116に加わる外力によって変形しにくくなる。
【0069】
補機台座200は、締結部370にボルト340で締結される。締結部370は、電池モジュールの2段側の上面の4箇所に設けられる。組電池100は、締結部370が電池モジュールの3段側の上面に設けられる場合と比較して、Z軸方向の寸法を小さくされうる。補機台座200の締結部370が設けられる箇所は、4箇所に限られず、3箇所以下であってよいし、5箇所以上であってもよい。補機台座200は、少なくとも3箇所の締結部370で電池モジュールに締結されることによって、電池モジュールに対して、より安定して取り付けられうる。
【0070】
図8に例示される補機台座200は、BATケース500の2段側の上面の少なくとも1箇所に設けられる締結部370と、下部ケース110の2段側の上面の少なくとも1箇所に設けられる締結部370とに、ボルト340で締結される。言い換えれば、
図8に例示される補機台座200は、電池モジュール全体にまたがって締結される。補機台座200が電池モジュール全体にまたがって締結される場合、例えば補機台座200が下部ケース110だけに締結される場合と比較して、電池モジュールの剛性が高められうる。
【0071】
電池モジュールの剛性は、下部ケース110とセルホルダ120とBATケース500との間の相対的な変位が規制されることによって高められうる。補機台座200が電池モジュール全体にまたがって締結される場合、下部ケース110とセルホルダ120とBATケース500との間の相対的な変位は規制されうる。補機台座200は、電池モジュール全体にまたがって締結されるだけでなく、下部ケース110とセルホルダ120とBATケース500との間の相対的な変位が規制されるように、電池モジュールに締結されてよい。補機台座200は、例えば上部ケース300の少なくとも1箇所と締結されてよい。上部ケース300が電池モジュールの外側に組み付けられる場合、補機台座200と上部ケース300の少なくとも1箇所が締結されることで、電池モジュールの各構成部の相対的な変位が規制されうる。
【0072】
図8において、セルホルダ120は、第1側面の側に、下部ケース110と係合される凸部122と、BATケース500と係合される凸部122とを有する。下部ケース110の凸部112と係合される凸部122と、BATケース500の凸部502と係合される凸部122とは、一体に形成されてよい。第2側面の側においても同様に、凸部122は一体に形成されてよい。凸部122が一体に形成される場合、1つの係合部材180は、第1側面及び第2側面それぞれの側で、凸部112と、凸部122と、凸部502とを一括して挟持し、電池モジュールの各構成部を係合してよい。電池モジュールの各構成部が第1側面及び第2側面それぞれの側で1つの係合部材180によって係合される場合、電池モジュールの各構成部の相対的な変位がより強く規制されうる。電池モジュールの各構成部の相対的な変位が規制されることによって、電池モジュールの剛性が高められうる。
【0073】
電池モジュールの各構成部の相対的な変位が規制されることによって、電池モジュールの剛性が高められうる。また、補機台座200が電池モジュール全体にまたがって締結されることによって、電池モジュールの剛性が高められうる。電池モジュールに締結される補機台座200又は電池モジュールにリレー220が締結される場合、電池モジュールの剛性が高められることによって、リレー220の動作による振動が、周囲に伝搬しにくくなる。この場合、リレー220の動作による騒音が低減されうる。
【0074】
補機台座200は、リレー220を取り付けるためのリレー締結部360を備える。リレー締結部360は、
図8に例示される3個に限られず、2個以下であってよいし、4個以上であってもよい。補機台座200のリレー締結部360を備える部分の厚みは、補機台座200の他の部分の厚みよりも、厚くされてよい。このようにすることで、リレー220が取り付けられる部分の剛性が高められうる。また、リレー220の動作による振動が、周囲に伝搬しにくくなる。
【0075】
図9は、リレー220とMOS基板212とBMS基板141とが取り付けられた組電池100を示す図である。
図8にも示されている構成についての説明は、省略する。
【0076】
MOS基板212は、MOSFET210を実装する。MOS基板212は、補機台座200に取り付けられる。MOS基板212は、LOAD銅バスバ282を介して、LOAD端子260に電気的に接続される。
【0077】
リレー220は、補機台座200に設けられたリレー締結部360(
図8参照)にボルト350で締結される。リレー220が締結される箇所は、3箇所に限られず、2箇所以下であってよいし、4箇所以上であってもよい。リレー220は、少なくとも3箇所で補機台座200に締結される場合、補機台座200に対して、より安定して取り付けられうる。
【0078】
リレー220は、一端において、総プラス銅バスバ285及び総プラス端子バスバ164を介して、電池セル150−5の正極端子152に電気的に接続される。リレー220は、他端において、SSG銅バスバ281を介して、SSG端子250と、MOS基板212とに電気的に接続される。
【0079】
図10は、BMS基板141の構成を示す図である。BMS基板141は、回路部品142と、取付孔143と、嵌合孔144とを備える。回路部品142の少なくとも一部は、BMS140の機能を実行する回路に対応する。下部ケース110の3段側の上面には、ナット穴146とピン147とが設けられる。BMS基板141は、ピン147と嵌合孔144とが嵌合するように、ナット穴146に取付部材145によって取り付けられる。取付部材145は、例えば、ねじ又はビス等であってよい。ピン147と嵌合孔144とが嵌合することによって、電池モジュールへのBMS基板141の取り付けの精度が向上しうる。また、電池モジュールへのBMS基板141の取り付けが容易になりうる。
【0080】
BMS基板141は、FPC232−1によって、センサ基板231に通信可能に接続される。BMS基板141は、MOSケーブル312によって、MOS基板212に通信可能に接続される。BMS基板141は、コネクタケーブル314によって、コネクタ310に通信可能に接続される。BMS基板141は、コネクタ310を介して、電源システム400の制御部460に通信可能に接続されうる。BMS基板141は、制御部460に限られず、他の装置に通信可能に接続されてもよい。
【0081】
補機台座200と、リレー220と、MOS基板212と、BMS基板141とで構成されるモジュールは、補機モジュールともいう。
【0082】
図11は、
図1に示す組電池100の分解斜視図である。電池モジュールは、以下のように組み立てられてよい。電池セル150は、絶縁シート155を挟んで3段と2段とに積層され、下部ケース110とセルホルダ120との間に収容される。下部ケース110とセルホルダ120とは、係合部材180によって係合される。電池セル150の電極端子に、バスバが取り付けられる。電池セル150のキャップ面151の側にシール630を挟んで安全弁カバー610及び611が取り付けられる。安全弁カバー610及び611は、ガスチューブ620で接続される。バスバのセンサ取付端子163に、センサ基板231が取り付けられる。BATケース500が電池セル150のキャップ面151の側をカバーするように、セルホルダ120に、係合部材180によって係合される。安全弁カバー611のガスダクト614に、ガス排出管600が取り付けられる。BATケース500の上面に、GND銅バスバ280と、総マイナス銅バスバ286と、ヒュージブルリンク240とが取り付けられる。
【0083】
補機モジュールは、以下のように組み立てられてよい。補機台座200は、電池モジュールの2段側の上面にボルト340で取り付けられる。補機台座200の上に、SSG銅バスバ281と、LOAD銅バスバ282と、総プラス銅バスバ285と、MOS基板212とが取り付けられる。リレー220は、補機台座200に、ボルト350で取り付けられる。BMS基板141は、電池モジュールの3段側の上面に取り付けられる。補機台座200は、リレー220等が取り付けられた後に、電池モジュールに取り付けられてよい。補機台座200が電池モジュールに取り付けられる前に、補機台座200にリレー220又はMOS基板212等が取り付けられる場合、組電池100の組み立てがより容易になりうる。
【0084】
上部ケース300は、電池モジュールと補機モジュールとが組み合わされた後、全体をカバーするように取り付けられる。上部ケース300は、例えば、爪と穴との嵌合によって電池ケースに係合されてよい。組電池100は、以上説明してきた手順例によって、組み立てられうる。
【0085】
電池モジュールの組み立てにおいて、電池セル150は、接着剤によってセルホルダ120に接着されてよい。接着剤は、電池セル150とセルホルダ120とを接着可能な任意の接着剤であってよい。接着剤は、例えばアクリル系接着剤又はエポキシ系接着剤等であってよい。接着剤は、セルホルダ120に塗布されてよい。接着剤は、セルホルダ120の、電池セル150のキャップ面151に対向する部分に塗布されてよい。電池セル150は、セルホルダ120に接着剤が塗布された後に、セルホルダ120に挿入されてよい。
【0086】
電池セル150とセルホルダ120とが接着された後、電池セル150の電極端子には、バスバが溶接されてよい。電極端子とバスバとが溶接される際、電極端子とバスバとの位置関係には、高い精度が要求されることがある。この場合、電池セル150とセルホルダ120とを接着する接着剤の塗布位置の精度を高めることによって、電極端子とバスバとの溶接が容易になりうる。また、電池セル150にバスバが溶接される前に電池セル150とセルホルダ120とが接着されることによって、電池モジュールの生産性が向上しうる。
【0087】
本実施形態において、電池モジュール及び補機モジュールは、それぞれ別に組み立てられうる。このようにすることで、電池モジュール及び補機モジュール、並びに、組電池100の生産性が向上しうる。
【0088】
図12は、電池モジュールと補機モジュールとの構成例の正面図である。電池モジュールに収容される電池セル150は、破線で示される。電池セル150−1、150−2及び150−3は、Z軸方向に3段に積層され、X軸の負の方向の側に位置する。電池セル150−4及び150−5は、Z軸方向に2段に積層され、X軸の正の方向の側に位置する。電池セル150−1、150−2及び150−3は、第1電池セル群701を構成する。電池セル150−4及び150−5は、第2電池セル群702を構成する。
【0089】
第1電池セル群701に含まれる電池セル150の数は、3個に限られず、第1所定数であってよい。第2電池セル群702に含まれる電池セル150の数は、2個に限られず、第2所定数であってよい。第1所定数と第2所定数とは、異なる数であってよい。本実施形態において、第2所定数は、第1所定数より少ないと仮定する。各構成のZ軸方向の寸法は、高さともいう。第2所定数が第1所定数より少ない場合、第2電池セル群702の高さは、第1電池セル群701の高さより低い。
【0090】
第1電池セル群701と第2電池セル群702とは、X軸方向に並んで位置するように、セルホルダ120に保持され、下部ケース110に収容される。言い換えれば、セルホルダ120は、第1電池セル群701と第2電池セル群702とを、電池セル150が積層する方向に交差する方向に並べて保持する。
【0091】
リレー220は、第2電池セル群702が収容される側の電池モジュールの上面の側に位置する。言い換えれば、リレー220は、セルホルダ120、下部ケース110及びBATケース500の少なくとも何れか1つの上面の側であって、第2電池セル群702が収容される側に位置する。リレー220は、リレー締結部360(
図8等参照)で締結される。リレー締結部360は、第2電池セル群702が収容される側の電池モジュールの上面の側に位置する補機台座200に設けられてよい。リレー締結部360は、第2電池セル群702が収容される側の、下部ケース110、セルホルダ120及びBATケース500の少なくとも1つの上面に設けられてよい。リレー220が、比較的高さの低い第2電池セル群702が収容される側の電池モジュールの上面の側に位置することで、組電池100の高さが全体として低くされうる。また、リレー220又はMOS基板212等が組電池100の側面に位置しなくてよくなることで、組電池100の底面の面積が増加しにくくなる。結果として、組電池100の外形が全体として小型化されうる。
【0092】
第2電池セル群702が収容される側は、第1電池セル群701が収容される側より軽い。言い換えれば、電池モジュールの重心は、第1電池セル群701が収容される側に偏っている。第2電池セル群702が収容される側にリレー220が位置することで、組電池100全体の重心が第1電池セル群701と第2電池セル群702との間に近づきうる。
【0093】
BMS基板141は、第1電池セル群701が収容される側の電池モジュールの上面の側に位置する。BMS基板141の少なくとも一部は、第2電池セル群702が収容される側に突出する。BMS基板141は、単に基板ともいう。
【0094】
図13は、BMS基板141を組電池100の正面側から見た図である。BMS基板141は、基板面141aを有する。BMS基板141は、基板面141aに、回路部品142を備える。回路部品142は、第1部品142−1と第2部品142−2とを含む。第2部品142−2が基板面141aから突出する高さは、第1部品142−1が基板面141aから突出する高さより高い。言い換えれば、第2部品142−2の背の高さは、第1部品142−1の背の高さより高い。
【0095】
図12において、BMS基板141の基板面141aは、電池モジュールに対向する。言い換えれば、BMS基板141は、基板面141aが底面側を向くように、電池モジュールの上面の側に位置する。第2部品142−2は、BMS基板141の、第2電池セル群702が収容される側に突出する部分に位置する。言い換えれば、比較的背の高い第2部品142−2は、第1電池セル群701よりも低い第2電池セル群702の上側に位置する。第2部品142−2が比較的低い第2電池セル群702の上側に位置することで、組電池100の上面に向けて部品が突出しにくくされうる。結果として、組電池100の外形が全体として小型化されうる。
【0096】
図14は、
図12に示される電池モジュールと補機モジュールとの構成例の斜視図である。第2電池セル群702の上側の空間は、第1電池セル群701の上側の空間より、広くなりうる。
【0097】
第2部品142−2は、例えばコンデンサであってよい。コンデンサは、第2電池セル群702の上側に位置することによって、周囲に比較的広い空間を有する。結果として、コンデンサの充放電で生じる熱がコンデンサの周囲の空間に放散されやすくされうる。
【0098】
第2部品142−2は、例えばMOSケーブル312又はコネクタケーブル314等が結線される結線部品であってよい。結線部品は、第2電池セル群702の上側に位置することによって、周囲に比較的広い空間を有する。結果として、結線作業が比較的広い空間で容易に行われうる。
【0099】
図14において、電池セル150の負極端子153に電気的に接続される総マイナス銅バスバ286は、第1電池セル群701の上側に位置する。総マイナス銅バスバ286に電気的に接続されるGND端子270は、第1電池セル群701の上側に位置する。電池セル150の正極端子152に電気的に接続される総プラス銅バスバ285は、第2電池セル群702の上側に位置する。総プラス銅バスバ285に電気的に接続されるSSG端子250及びLOAD端子260は、第2電池セル群702の上側に位置する。電池セル150が第1電池セル群701と第2電池セル群702とに分けて設けられることによって、GND端子270と、SSG端子250及びLOAD端子260とは離間して配置される。GND端子270と、SSG端子250及びLOAD端子260とは、離間して配置されることで、互いに識別されやすくなる。GND端子270とSSG端子250又はLOAD端子260との間の距離は、SSG端子250とLOAD端子260との間の距離より
長くされてよい。このようにすることでも、GND端子270と、SSG端子250及びLOAD端子260とは、互いに識別されやすくなる。結果として、組電池100を車両に搭載する際における誤配線が防止されやすくなる。
【0100】
図1に示されるように、組電池100は、第1側面の側にSSG端子250及びLOAD端子260を備え、前面の側にGND端子270を備える。GND端子270は、SSG端子250及びLOAD端子260が配置される面と異なる面に配置されることによって、識別されやすくなる。また、組電池100は、第1側面の側に、コネクタ310を備える。SSG端子250及びLOAD端子260とGND端子270とは、コネクタ310と同じ側に設けられるか、異なる側に設けられるかによっても識別されうる。結果として、組電池100を車両に搭載する際における誤配線が防止されやすくなる。
【0101】
図14に示されるように、GND端子270には、GNDケーブル271の一端が電気的に接続される。GNDケーブル271の他端は、接地される。SSG端子250及びLOAD端子260には、それぞれSSGケーブル251及びLOADケーブル261の一端が電気的に接続される。SSGケーブル251の他端は、例えば、
図2に示されるオルタネータ410に電気的に接続されてよい。LOADケーブル261の他端は、例えば、
図2に示される第2の二次電池430及び負荷440に電気的に接続されてよい。オルタネータ410及び第2の二次電池430は、外部電源ともいう。コネクタ310には、外部接続ケーブル311の一端が通信可能に接続される。外部接続ケーブル311の他端は、例えば、
図2に示される制御部460に通信可能に接続されてよい。
【0102】
各ケーブルは、組電池100の第1側面の側から接続されてよい。この場合、GNDケーブル271の長さは、SSGケーブル251及びLOADケーブル261の長さと異なるように構成されてよい。このようにすることで、組電池100を車両に搭載する際における誤配線がさらに防止されやすくなる。SSGケーブル251及びLOADケーブル261は、GNDケーブル271より短くされてよい。このようにすることで、SSGケーブル251及びLOADケーブル261は、物理的にGND端子270に接続不可能とされうる。結果として、SSGケーブル251又はLOADケーブル261が誤ってGND端子270に接続されにくくなる。
【0103】
本開示に係る一実施形態について、諸図面及び実施例に基づき説明してきたが、当業者であれば本開示に基づき種々の変形又は修正を行うことが容易であることに注意されたい。従って、これらの変形又は修正は本開示の範囲に含まれることに留意されたい。例えば、各手段に含まれる機能等は論理的に矛盾しないように再配置可能であり、複数の手段等を1つに組み合わせたり、あるいは分割したりすることが可能である。