特開 2024-108574 バッテリユニット及び移動体

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024108574

(43)【公開日】2024-08-13

(54)【発明の名称】バッテリユニット及び移動体

(51)【国際特許分類】

   H01M 50/296 20210101AFI20240805BHJP

   H01M 50/51 20210101ALI20240805BHJP

   H01M 50/574 20210101ALI20240805BHJP

   H01M 10/613 20140101ALI20240805BHJP

   H01M 10/6567 20140101ALI20240805BHJP

   H01M 10/6557 20140101ALI20240805BHJP

   H01M 50/284 20210101ALI20240805BHJP

   H01M 50/249 20210101ALI20240805BHJP

【ＦＩ】

H01M50/296

H01M50/51

H01M50/574

H01M10/613

H01M10/6567

H01M10/6557

H01M50/284

H01M50/249

【審査請求】未請求

【請求項の数】7

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023013006

(22)【出願日】2023-01-31

(71)【出願人】

【識別番号】000005326

【氏名又は名称】本田技研工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110003683

【氏名又は名称】弁理士法人桐朋

(72)【発明者】

【氏名】石原 裕也

【テーマコード（参考）】

5H031

5H040

5H043

【Ｆターム（参考）】

5H031AA09

5H031KK08

5H040AA03

5H040AA28

5H040AS04

5H040AY03

5H040AY06

5H040DD08

5H043AA09

5H043FA08

5H043FA22

5H043GA01

(57)【要約】      （修正有）

【課題】機器の配置のレイアウトの制限を低減できるバッテリユニットを提供する。
【解決手段】バッテリユニット１０は、４つのバッテリモジュール２２ａ～２２ｄから成るバッテリモジュール列１２と、ジャンクションボックス１６と、を備え、ジャンクションボックスは、バッテリモジュール列の端に位置するバッテリモジュールである第１バッテリモジュール２２ａに接続された第１端子２８ａと、第１バッテリモジュールに隣接する第２バッテリモジュール２２ｂに接続された第２端子２８ｂとを備える。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

複数のバッテリモジュールと、
前記バッテリモジュールから供給される電力を出力する出力部と、
を備え、
前記バッテリモジュールは、積層された複数のバッテリセルを有し、
複数の前記バッテリモジュールは、前記バッテリセルの積層方向と交差する方向に配列されるとともに、直列接続されており、
複数の前記バッテリモジュールから成るバッテリモジュール列は、４つ以上の前記バッテリモジュールを含み、
前記出力部は、前記バッテリモジュール列の端に位置する前記バッテリモジュールである第１バッテリモジュールに接続された第１端子と、前記第１バッテリモジュールに隣接する第２バッテリモジュールに接続された第２端子とを備える、バッテリユニット。

【請求項2】

請求項１に記載のバッテリユニットにおいて、
前記バッテリモジュールの一方の端部には、正極端子が備えられ、前記バッテリモジュールの他方の端部には、負極端子が備えられる、バッテリユニット。

【請求項3】

請求項２に記載のバッテリユニットにおいて、
前記第１バッテリモジュールの前記正極端子と前記第２バッテリモジュールの前記負極端子とが隣接する、バッテリユニット。

【請求項4】

請求項１に記載のバッテリユニットにおいて、
複数の前記バッテリモジュールのうちの第３バッテリモジュールと、複数の前記バッテリモジュールのうちの第４バッテリモジュールとの間の電気的な接続を遮断し得るサービスプラグを更に備える、バッテリユニット。

【請求項5】

請求項１に記載のバッテリユニットにおいて、
前記出力部から出力される電圧より低い電圧で駆動される低電圧回路を更に備え、
前記出力部と前記低電圧回路との間に前記バッテリモジュール列が位置する、バッテリユニット。

【請求項6】

請求項５に記載のバッテリユニットにおいて、
前記バッテリモジュールを冷却する冷却水路を更に備え、
前記出力部は、前記バッテリセルの前記積層方向における前記バッテリモジュール列の一方側に位置する第１側部に備えられ、
前記低電圧回路は、前記バッテリセルの前記積層方向における前記バッテリモジュール列の他方側に位置する第２側部に備えられ、
前記冷却水路に備えられた給排ポートは、前記第２側部に備えられる、バッテリユニット。

【請求項7】

請求項１～６のいずれか１項に記載のバッテリユニットを備える、移動体。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、バッテリユニット及び移動体に関する。

【背景技術】

【0002】

下記特許文献１にはバッテリパックが開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１５－０３２４０８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

上記特許文献１に開示されたバッテリユニット（バッテリパック）では、１列に並んだ４つのバッテリモジュールのうち、内側に位置する２つのバッテリモジュールの総プラス端子と総マイナス端子とがジャンクションボックスに接続される。そのため、サービスプラグは、１列に並んだ４つのバッテリモジュールのうち、外側に位置する２つのバッテリモジュールの中間プラス端子と中間マイナス端子とに接続される。中間プラス端子と中間マイナス端子との間に、ジャンクションボックスが配置される。すなわち、ジャンクションボックスが中央部に配置されるため、機器の配置のレイアウトに制約が生ずる。

【0005】

本発明は、上述した課題を解決することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明の第１の態様のバッテリユニットは、複数のバッテリモジュールと、前記バッテリモジュールから供給される電力を出力する出力部と、を備え、前記バッテリモジュールは、積層された複数のバッテリセルを有し、複数の前記バッテリモジュールは、前記バッテリセルの積層方向と交差する方向に配列されるとともに、直列接続されており、複数の前記バッテリモジュールから成るバッテリモジュール列は、４つ以上の前記バッテリモジュールを含み、前記出力部は、前記バッテリモジュール列の端に位置する前記バッテリモジュールである第１バッテリモジュールに接続された第１端子と、前記第１バッテリモジュールに隣接する第２バッテリモジュールに接続された第２端子とを備える。

【0007】

本発明の第２の態様の移動体は、上記第１の態様のバッテリユニットを備える。

【発明の効果】

【0008】

本発明により、機器の配置のレイアウトの制限を低減できる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】図１は、本実施形態のバッテリユニットの各部材の接続関係を示す図である。

【図2】図２は、バッテリモジュール列及び冷却水路を示す模式斜視図である。

【図3】図３は、航空機に搭載された状態のバッテリユニットを示す模式図である。

【図4】図４は、比較例のバッテリユニットの各部材の接続関係を示す図である。

【図5】図５は、比較例のバッテリユニット内の各部材の配置を示すイメージ図である。

【図6】図６は、本実施形態のバッテリユニット内の各部材の配置を示すイメージ図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

〔一実施形態〕
一実施形態によるバッテリユニット及び移動体について図面を用いて説明する。図１は、本実施形態のバッテリユニット１０の各部材の接続関係を示す図である。バッテリユニット１０は、飛行機、船舶、自動車等の移動体に搭載される。

【0011】

バッテリユニット１０は、バッテリモジュール列１２、冷却水路１４、ジャンクションボックス１６、サービスプラグ１８及びバッテリコントロールユニット２０を有する。ジャンクションボックス１６は、本発明の出力部に相当する。バッテリコントロールユニット２０は、本発明の低電圧回路に相当する。

【0012】

図２は、バッテリモジュール列１２及び冷却水路１４を示す模式斜視図である。バッテリモジュール列１２は、４つのバッテリモジュール２２を含む。バッテリモジュール２２は、複数のバッテリセル２４を積層することによって構成されている。図２に示すバッテリモジュール２２は１７枚のバッテリセル２４を積層することによって構成されているが、これに限定されない。例えば、１７枚以上のバッテリセル２４が積層されることによってバッテリモジュール２２が構成されてもよい。互いに隣接するバッテリセル２４の間には、冷却水路１４が設けられる。冷却水路１４の内部を冷却水が循環し、バッテリセル２４を冷却する。

【0013】

４つのバッテリモジュール２２は、バッテリセル２４の積層方向と交差する方向に１列に配列される。以下、各バッテリモジュール２２を、図１の右から順に、第１バッテリモジュール２２ａ、第２バッテリモジュール２２ｂ、第３バッテリモジュール２２ｃ及び第４バッテリモジュール２２ｄと記載することがある。

【0014】

バッテリモジュール２２は、一方の端部に正極端子２６ａを有し、他方の端部に負極端子２６ｂを有する。極性が異なる端子どうしが互いに隣接するように各バッテリモジュール２２が配置される。

【0015】

すなわち、第１バッテリモジュール２２ａの正極端子２６ａと第２バッテリモジュール２２ｂの負極端子２６ｂとが隣り合う。第２バッテリモジュール２２ｂの正極端子２６ａと第３バッテリモジュール２２ｃの負極端子２６ｂとが隣り合う。第３バッテリモジュール２２ｃの正極端子２６ａと第４バッテリモジュール２２ｄの負極端子２６ｂとが隣り合う。また、第１バッテリモジュール２２ａの負極端子２６ｂと第２バッテリモジュール２２ｂの正極端子２６ａとが隣り合う。第２バッテリモジュール２２ｂの負極端子２６ｂと第３バッテリモジュール２２ｃの正極端子２６ａとが隣り合う。第３バッテリモジュール２２ｃの負極端子２６ｂと第４バッテリモジュール２２ｄの正極端子２６ａとが隣り合う。

【0016】

ジャンクションボックス１６は、第１端子２８ａ及び第２端子２８ｂを有する。第１端子２８ａは第１バッテリモジュール２２ａの正極端子２６ａに接続され、第２端子２８ｂは第２バッテリモジュール２２ｂの負極端子２６ｂに接続される。ジャンクションボックス１６から出力された電力は、不図示のパワーコントロールユニット等に送られる。パワーコントロールユニットは、ＤＣ－ＤＣコンバータ、ＤＣ－ＡＣコンバータ、インバータ等を有する。パワーコントロールユニットから出力された電力により、前述の移動体に搭載された各機器が駆動される。ジャンクションボックス１６は、パワーコントロールユニット等への電力の供給を遮断するコンタクタ等を有する。

【0017】

サービスプラグ１８は、第３バッテリモジュール２２ｃの正極端子２６ａと第４バッテリモジュール２２ｄの負極端子２６ｂとを繋ぐ中間配線３０に設けられる。サービスプラグ１８をオペレータが操作することにより、第３バッテリモジュール２２ｃと第４バッテリモジュール２２ｄとの間の電気的な接続を遮断できる。第３バッテリモジュール２２ｃと第４バッテリモジュール２２ｄとの間の電気的な接続が遮断された場合、第１バッテリモジュール２２ａ及び第２バッテリモジュール２２ｂからジャンクションボックス１６に電力が供給されない。これにより、オペレータがジャンクションボックス１６等の機器のメンテナンス等を行う場合、オペレータの安全を確保できる。

【0018】

バッテリコントロールユニット２０は、互いに隣り合うバッテリセル２４間の電圧を監視する。また、バッテリコントロールユニット２０は、ジャンクションボックス１６のコンタクタ等を制御する。バッテリコントロールユニット２０は、ジャンクションボックス１６から出力される電圧よりも低い電圧で駆動する。

【0019】

ジャンクションボックス１６とバッテリコントロールユニット２０との間にバッテリモジュール列１２が配置される。また、サービスプラグ１８とバッテリコントロールユニット２０との間にバッテリモジュール列１２が配置される。

【0020】

すなわち、バッテリユニット１０の第１側部３２には、ジャンクションボックス１６及びサービスプラグ１８が配置される。第１側部３２は、バッテリセル２４の積層方向におけるバッテリモジュール列１２の一方側に位置する。また、バッテリユニット１０の第２側部３４には、バッテリコントロールユニット２０が配置される。第２側部３４は、バッテリセル２４の積層方向におけるバッテリモジュール列１２の他方側に位置する。

【0021】

これにより、比較的高電圧が出力されるジャンクションボックス１６を、バッテリユニット１０の第１側部３２に配置できる。また、比較的低電圧で駆動するバッテリコントロールユニット２０を、バッテリユニット１０の第２側部３４に配置できる。

【0022】

前述の冷却水路１４は、冷却水を給排水する給排ポート３６を有する。給排ポート３６は、バッテリユニット１０の第２側部３４に配置される。

【0023】

図３は、航空機３８に搭載された状態のバッテリユニット１０を示す模式図である。バッテリユニット１０は、航空機３８の機内に設けられた収容室４０に収容される。収容室４０は、航空機３８の機内に設けられた通路４２に隣接して形成される。収容室４０は、通路４２に向かって開口する開口部４４を有する。開口部４４は、不図示のカバーにより閉塞されていてもよい。

【0024】

図３に示すように、収容室４０にバッテリユニット１０が収容された状態で、ジャンクションボックス１６及びサービスプラグ１８は、開口部４４に向かい合う位置に配置される。このため、オペレータがサービスプラグ１８の操作をする場合、又は、オペレータがジャンクションボックス１６のメンテナンス等を行う場合、オペレータは容易に作業できる。

【0025】

［作用効果］
図４は、比較例のバッテリユニット１００の各部材の接続関係を示す図である。図５は、比較例のバッテリユニット１００内の各部材の配置を示すイメージ図である。図５は、バッテリモジュール列１２、ジャンクションボックス１６及びサービスプラグ１８の配置を示す。

【0026】

図４に示すように、比較例のバッテリユニット１００では、ジャンクションボックス１６の第１端子２８ａは、第３バッテリモジュール２２ｃの正極端子２６ａに接続される。さらに、ジャンクションボックス１６の第２端子２８ｂは、第２バッテリモジュール２２ｂの負極端子２６ｂに接続される。第２バッテリモジュール２２ｂ及び第３バッテリモジュール２２ｃは、共にバッテリモジュール列１２の内側に位置する。

【0027】

また、比較例のバッテリユニット１００では、サービスプラグ１８は、第１バッテリモジュール２２ａの正極端子２６ａと第４バッテリモジュール２２ｄの負極端子２６ｂとを繋ぐ中間配線３０に設けられる。第１バッテリモジュール２２ａ及び第４バッテリモジュール２２ｄは、共にバッテリモジュール列１２の端に位置する。

【0028】

図５に示すように、比較例のバッテリユニット１００では、ジャンクションボックス１６は、バッテリモジュール列１２の中央部に配置される。その結果、ジャンクションボックス１６に隣接する空間Ａ、空間Ｂの面積を確保できない。そのため、空間Ａ及び空間Ｂには、比較的小型の部材しか配置できず、バッテリユニット１００の配置のレイアウトに制限が生じる。

【0029】

また、比較例のバッテリユニット１００では、図４の丸Ｃの箇所において、ジャンクションボックス１６の第１端子２８ａ及び第２端子２８ｂと中間配線３０とが交差する。そのため、第１端子２８ａと中間配線３０との短絡のおそれがある。また、第２端子２８ｂと中間配線３０との短絡のおそれがある。

【0030】

図６は、本実施形態のバッテリユニット１０内の各部材の配置を示すイメージ図である。図６は、バッテリモジュール列１２、ジャンクションボックス１６及びサービスプラグ１８の配置を示す。

【0031】

図１に示すように、本実施形態のバッテリユニット１０では、ジャンクションボックス１６の第１端子２８ａは第１バッテリモジュール２２ａの正極端子２６ａに接続される。さらに、ジャンクションボックス１６の第２端子２８ｂは第２バッテリモジュール２２ｂの負極端子２６ｂに接続される。第１バッテリモジュール２２ａはバッテリモジュール列１２の端に位置し、第２バッテリモジュール２２ｂは第１バッテリモジュール２２ａと隣り合う。

【0032】

また、本実施形態のバッテリユニット１０では、サービスプラグ１８は、第３バッテリモジュール２２ｃの正極端子２６ａと第４バッテリモジュール２２ｄの負極端子２６ｂとを繋ぐ中間配線３０に設けられる。第４バッテリモジュール２２ｄはバッテリモジュール列１２の端に位置し、第３バッテリモジュール２２ｃは第４バッテリモジュール２２ｄと隣り合う。

【0033】

そのため、図６に示すように、本実施形態のバッテリユニット１０では、ジャンクションボックス１６は、バッテリモジュール列１２の中央部からオフセットした位置に配置される。その結果、ジャンクションボックス１６に隣接する空間Ｄの面積は、比較例のバッテリユニット１００の空間Ａ、空間Ｂの面積に比べて大きくできる。これにより、空間Ｄには、比較的大型の部材を配置でき、バッテリユニット１０の配置のレイアウトの制限を低減できる。

【0034】

また、本実施形態のバッテリユニット１０では、図１に示すように、ジャンクションボックス１６の第１端子２８ａ及び第２端子２８ｂと中間配線３０とが交差しない。そのため、第１端子２８ａと中間配線３０との短絡、又は、第２端子２８ｂと中間配線３０との短絡を防止できる。

【0035】

本実施形態のバッテリユニット１０では、バッテリユニット１０の第１側部３２にジャンクションボックス１６及びサービスプラグ１８が配置され、バッテリユニット１０の第２側部３４にバッテリコントロールユニット２０が配置される。

【0036】

これにより、比較的高電圧が出力されるジャンクションボックス１６と、比較的低電圧で駆動するバッテリコントロールユニット２０とを離間して配置できる。

【0037】

本実施形態のバッテリユニット１０では、冷却水路１４の給排ポート３６がバッテリユニット１０の第２側部３４に配置される。第２側部３４には比較的低電圧で駆動するバッテリコントロールユニット２０が配置され、ジャンクションボックス１６が第１側部３２に配置される。第１側部３２は、上述したように、第２側部３４の反対側に位置する。これにより、万一、給排ポート３６から冷却水が漏れたとしても、バッテリユニット１０の破損を防止できる。

【0038】

〔実施形態から得られる発明〕
上記実施形態から把握しうる発明について、以下に記載する。

【0039】

バッテリユニット（１０）は、複数のバッテリモジュール（２２）と、前記バッテリモジュールから供給される電力を出力する出力部（１６）と、を備え、前記バッテリモジュールは、積層された複数のバッテリセル（２４）を有し、複数の前記バッテリモジュールは、前記バッテリセルの積層方向と交差する方向に配列されるとともに、直列接続されており、複数の前記バッテリモジュールから成るバッテリモジュール列（１２）は、４つ以上の前記バッテリモジュールを含み、前記出力部は、前記バッテリモジュール列の端に位置する前記バッテリモジュールである第１バッテリモジュール（２２ａ）に接続された第１端子（２８ａ）と、前記第１バッテリモジュールに隣接する第２バッテリモジュール（２２ｂ）に接続された第２端子（２８ｂ）とを備える。これにより、バッテリユニットの配置のレイアウトの制限を低減できる。

【0040】

上記のバッテリユニットにおいて、前記バッテリモジュールの一方の端部には、正極端子（２６ａ）が備えられ、前記バッテリモジュールの他方の端部には、負極端子（２６ｂ）が備えられる。これにより、バッテリユニットの配置のレイアウトの制限を低減できる。

【0041】

上記バッテリユニットにおいて、前記第１バッテリモジュールの前記正極端子と前記第２バッテリモジュールの前記負極端子とが隣接してもよい。

【0042】

上記のバッテリユニットにおいて、バッテリユニットは、複数の前記バッテリモジュールのうちの第３バッテリモジュール（２２ｃ）と、複数の前記バッテリモジュールのうちの第４バッテリモジュール（２２ｄ）との間の電気的な接続を遮断し得るサービスプラグ（１８）を更に備えてもよい。これにより、作業員の安全を確保できる。

【0043】

上記のバッテリユニットにおいて、バッテリユニットは、前記出力部から出力される電圧より低い電圧で駆動される低電圧回路（２０）を更に備え、前記出力部と前記低電圧回路との間に前記バッテリモジュール列が位置してもよい。これにより、出力部と低電圧回路とを離間して配置できる。

【0044】

上記のバッテリユニットにおいて、バッテリユニットは、前記バッテリモジュールを冷却する冷却水路（１４）を更に備え、前記出力部は、前記バッテリセルの前記積層方向における前記バッテリモジュール列の一方側に位置する第１側部（３２）に備えられ、前記低電圧回路は、前記バッテリセルの前記積層方向における前記バッテリモジュール列の他方側に位置する第２側部（３４）に備えられ、前記冷却水路に備えられた給排ポート（３６）は、前記第２側部に備えられてもよい。これにより、バッテリユニットの破損を防止できる。

【0045】

移動体（３８）は、上記のバッテリユニットを備える。これにより、バッテリユニットの配置のレイアウトの制限を低減できる。

【0046】

なお、本発明は、上述した開示に限らず、本発明の要旨を逸脱することなく、種々の構成を採り得る。

【符号の説明】

【0047】

１０…バッテリユニット １２…バッテリモジュール列
１４…冷却水路 １６…ジャンクションボックス（出力部）
１８…サービスプラグ
２０…バッテリコントロールユニット（低電圧回路）
２２…バッテリモジュール ２２ａ…第１バッテリモジュール
２２ｂ…第２バッテリモジュール ２２ｃ…第３バッテリモジュール
２２ｄ…第４バッテリモジュール ２４…バッテリセル
２６ａ…正極端子 ２６ｂ…負極端子
２８ａ…第１端子 ２８ｂ…第２端子
３２…第１側部 ３４…第２側部
３６…給排ポート ３８…航空機（移動体）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】