特許 7240370 電池保持装置、電池モジュール、および電池の保持方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-03-07

(45)【発行日】2023-03-15

(54)【発明の名称】電池保持装置、電池モジュール、および電池の保持方法

(51)【国際特許分類】

   H01M 10/48 20060101AFI20230308BHJP

   H01M 50/20 20210101ALI20230308BHJP

   H02J 7/00 20060101ALI20230308BHJP

【ＦＩ】

H01M10/48 P

H01M10/48 301

H01M50/20

H02J7/00 301B

H02J7/00 Y

【請求項の数】 5

(21)【出願番号】P 2020175169

(22)【出願日】2020-10-19

(65)【公開番号】P2022066682

(43)【公開日】2022-05-02

【審査請求日】2021-10-19

(73)【特許権者】

【識別番号】520184767

【氏名又は名称】プライムプラネットエナジー＆ソリューションズ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001195

【氏名又は名称】弁理士法人深見特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】八木 弘雅

【審査官】下林 義明

(56)【参考文献】

【文献】特開２０２０－１４５０６３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２０－０２０７３２（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０２０／０２１８８９（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｍ １０／４２ － １０／４８

Ｈ０１Ｍ ５０／２０ － ５０／２９８

Ｈ０２Ｊ ７／００ － ７／１２

Ｈ０２Ｊ ７／３４ － ７／３６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

複数の電池を保持する電池保持装置であって、
前記複数の電池のそれぞれの電圧値を検出するセンサと、
前記複数の電池を拘束する拘束装置と、
制御装置とを備え、
前記制御装置は、
前記複数の電池のうちの第１電池の電圧値の所定期間での変化量と、該第１電池と隣接する第２電池の電圧値の前記所定期間での変化量との差分値が所定値よりも大きい場合に、短絡を検出し、
前記短絡を検出したときに、前記拘束装置の拘束力を低下させる、電池保持装置。

【請求項2】

複数の電池を保持する電池保持装置であって、
前記複数の電池のそれぞれの電圧値を検出するセンサと、
前記複数の電池を拘束する拘束装置と、
制御装置とを備え、
前記複数の電池は、セパレータを有し、
前記拘束装置は、前記複数の電池の配列方向において前記複数の電池の両端を保持する一対のプレートを有し、
前記制御装置は、
前記複数の電池のそれぞれの電圧値に基づいて、短絡を検出し、
前記短絡を検出したときに、前記一対のプレートの間の距離を増大させることにより前記拘束装置の拘束力を低下させ、
増大させる距離は、前記セパレータの前記配列方向の厚みの１０％以上５０％以下の値である、電池保持装置。

【請求項3】

前記複数の電池と、請求項１または請求項２に記載の電池保持装置とを備える電池モジュール。

【請求項4】

複数の電池のそれぞれの電圧値を検出するステップと、
前記複数の電池のうちの第１電池の電圧値の所定期間での変化量と、該第１電池と隣接する第２電池の電圧値の前記所定期間での変化量との差分値が所定値よりも大きい場合に、短絡を検出するステップと、
前記短絡が検出されたときに、前記複数の電池の拘束力を低下させるステップとを備える、電池の保持方法。

【請求項5】

セパレータを有する複数の電池のそれぞれの電圧値を検出するステップと、
前記複数の電池のそれぞれの電圧値に基づいて、短絡を検出するステップと、
前記短絡が検出されたときに、前記複数の電池の拘束力を低下させるステップとを備え、
前記複数の電池の拘束力を低下させるステップは、前記複数の電池の配列方向において前記複数の電池の両端を保持する一対のプレートの間の距離を増大させるステップを含み、
増大させる距離は、前記セパレータの前記配列方向の厚みの１０％以上５０％以下の値である、電池の保持方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本実施形態は、電池保持装置、電池モジュール、および電池の保持方法に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、配列された複数の電池と、該複数の電池の配列方向に沿って該複数の電池を押圧する押圧手段とを備える電池モジュールが開示されている。この電池モジュールは、複数の電池によって出力される電圧の変化を検出し、該電圧の変化が異常であると判断した場合に、該複数の電池で短絡が発生したことを判断する。電池モジュールは、短絡が発生したことを判断した場合には、押圧手段による押圧力を弱める。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１８－１８１８３２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

一般的に、電池の充放電が繰り返されることなどにより該電池が劣化すると、該電池は膨張する。したがって、特許文献１記載の発明では、電池が膨張している状態で短絡が発生していると、隣接する電池の押圧力が高まることから短絡電流が増大するという問題が生じ得る。

【0005】

本実施形態は、上述の課題を解決するためになされたものであって、その目的は、短絡電流を抑制する技術を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本開示のある局面に従うと、電池保持装置は、複数の電池を保持する。電池保持装置は、センサと、拘束装置と、制御装置とを備える。センサは、複数の電池のそれぞれの電圧値を検出する。拘束装置は、複数の電池を拘束する。制御装置は、複数の電池のそれぞれの電圧値に基づいて、短絡を検出する。制御装置は、短絡を検出したときに、拘束装置の拘束力を低下させる。

【0007】

本開示によれば、早期に、複数の電池の短絡を早期に検出しかつ複数の電池の拘束力を低下させることから、複数の電池の短絡電流を抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】本実施の形態の電池モジュールを説明するための図である。

【図2】拘束装置を説明するための図である。

【図3】制御装置などの機能ブロック図である。

【図4】第１検出部による短絡の検出について示した図である。

【図5】第２検出部による短絡の検出について示した図である。

【図6】制御装置の処理を示すフローチャートである。

【図7】第１の実験結果を示す図である。

【図8】第２の実験結果を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、本実施形態の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一又は相当部分には同一符号を付してその説明は繰返さない。

【0010】

図１は、本実施の形態の電池モジュール４００を説明するための図である。図１では、電池モジュール４００が車両１に搭載されている例を説明する。なお、電池モジュール４００は、他の装置に搭載されてもよい。電池保持装置４５０は、複数の電池と、該複数の電池を収容する電池枠１５０と、油圧シリンダ１５２２と、複数の電圧センサと、制御装置２００とを備える。図１の例では、複数の電池は、６個の電池であり、電池１０１、電池１０２、電池１０３、電池１０４、電池１０５、および電池１０６である。複数の電池は、たとえば、リチウムイオン電池である。複数の電池の形状は、角型である。

【0011】

複数の電池の各々には、セパレータ、正極板、セパレータ、および負極板の４層の組合せが複数個含まれている。つまり、複数の電池の各々は、複数のセパレータを含む。たとえば、電池１０１は複数のセパレータ１０１Ａを含み、電池１０２は複数のセパレータ１０２Ａを含み、電池１０３は複数のセパレータ１０３Ａを含み、電池１０４は複数のセパレータ１０４Ａを含み、電池１０５は複数のセパレータ１０５Ａを含み、電池１０６は複数のセパレータ１０６Ａを含む。また、複数の電池において、正極の出力端子１５１および負極の出力端子１５２が設けられている。

【0012】

電圧センサの数は、電池の数と同数であり、図１の例では、６個である。６個の電圧センサは、電圧センサ１２１、電圧センサ１２２、電圧センサ１２３、電圧センサ１２４、電圧センサ１２５、および電圧センサ１２６である。複数の電圧センサのそれぞれは、複数の電池の電圧値を検出する。図１の例では、６個の電圧センサ１２１～１２６のそれぞれは、６個の電池１０１～１０６の電圧値を検出する。６個の電圧センサ１２１～１２６は、本開示の「センサ」に対応する。電圧センサ１２１～電圧センサ１２６のそれぞれで検出された電圧値（つまり、６個の電池のそれぞれの電圧値）は、制御装置２００に入力される。後述するように、制御装置２００は、短絡（微小短絡）を検出する。

【0013】

制御装置２００は、微小短絡を検出すると、油圧シリンダ装置を制御する。また、制御装置２００は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）２００２と、メモリ２００４と、インターフェース（Ｉ／Ｆ）２００６とを含む。制御装置２００は、Ｉ／Ｆ２００６を介して、６個の電圧センサ１２１～１２６などと接続されている。なお、便宜上、図１の例では、制御装置２００は、油圧シリンダ１５２２を制御するように記載されているが、実際は、油圧シリンダ装置を制御する。また、車両１には、油圧で制御される油圧制御系３００が搭載されている。制御装置２００は、油圧制御系３００も制御する。油圧制御系３００は、たとえば、油圧式のブレーキなどを含む。

【0014】

図２は、拘束装置１６０を説明するための図である。拘束装置１６０は、複数の電池１０１～１０６を、該複数の電池の配列方向（図２の矢印α、βの方向）において拘束する。換言すれば、拘束装置１６０は、複数の電池１０１～１０６を、該複数の電池の配列方向に沿って押圧する。拘束力（押圧力）は、たとえば、１０ｋＮとされる。拘束装置１６０の拘束により、正極板と負極板との間隔を縮めることができ、その結果、複数の電池１０１～１０６の充放電効率を向上させることができる。

【0015】

拘束装置１６０は、第１プレート１５０１と、第２プレート１５０２と、第３プレート１５０３と、油圧シリンダ装置１５５とを備える。第１プレート１５０１と第２プレート１５０２とが、本開示の「一対のプレート」に対応する。なお、図２では、油圧シリンダ１５２２を明確にするために、第３プレート１５０３は透過して記載されている。図２に示すように、第１プレート１５０１は、複数の電池１０１～１０６の配列方向の一端を保持するように第１プレート１５０１が配置される。第１プレート１５０１は固定されている。また、第２プレート複数の電池１０１～１０６の配列方向の他端を保持するように第２プレート１５０２が配置される。第２プレート１５０２は油圧シリンダ１５２２により、配列方向に移動可能である。さらに、第３プレート１５０３が固定して配置される。なお、図２の例では、複数の電池１０１～１０６の側部をバンド１５０４により保持する。

【0016】

油圧シリンダ装置１５５は、油圧シリンダ１５２２と、配管１５２４と、油圧ポンプ１５２６などを含む。油圧シリンダ装置１５５は、他の部材（たとえば、油タンクなど）も有するが、図２では、この他の部材は記載されていない。

【0017】

油圧シリンダ１５２２は、第２プレート１５０２と第３プレート１５０３との間に配置される。ここで、油圧シリンダ１５２２のキャップ側が、固定されている第３プレート１５０３に接している。また、油圧シリンダ１５２２のロッド（図示せず）が、可動である第２プレート１５０２に接している。油タンク（図示せず）に収容されている油が、制御装置２００の油圧ポンプ１５２６への制御に基づいて、配管１５２４を通じて、油圧シリンダ１５２２に供給される。この供給により、ロッドの突出量を制御できる。たとえば、ロッドの突出量が増加することにより（ロッドの先端がα方向に移動することにより）、第２プレート１５０２もα方向に移動する。したがって、拘束装置１６０の拘束力は増加する。一方、ロッドの突出量が減少することにより（ロッドの先端がβ方向に移動することにより）、第２プレート１５０２もβ方向に移動する。したがって、拘束装置１６０の拘束力は低下する。このように、油圧シリンダ１５２２への油圧に応じて、油圧シリンダ１５２２は、第２プレート１５０２を配列方向に移動させる。

【0018】

図３は、電池保持装置４５０の機能ブロック図である。電位保持装置は、複数のセンサ（６個の電圧センサ１２１～１２６）と、制御装置２００と、拘束装置１６０とを備える。制御装置２００は、検出部２４０と、制御部２５０とを含む。検出部２４０は、第１検出部２４１と、第２検出部２４２と、第３検出部２４３と、第４検出部２４４とを含む。

【0019】

検出部２４０は、電池１０１～１０６のそれぞれの電圧値に基づいて短絡が発生したことを検出する。検出部２４０は、第１検出部２４１～第４検出部２４４の少なくとも１つを有する。なお、本実施の形態では、検出部２４０は、第１検出部２４１～第４検出部２４４の全てを有する。図４は、第１検出部２４１による短絡の検出について示した図である。図４および後述の図５において、縦軸は電圧値を示し、横軸は時間を示す。また、図４および図５においては、電池１０１～１０６のうちのいずれか１つの電池の電圧値を示す図である。

【0020】

図４の例では、タイミングＴ１およびタイミングＴ２において、電圧値が、瞬間的に低下している。瞬間的とは、極めて短い時間（たとえば、１秒間）である。このように、第１検出部２４１は、電池１０１～１０６のそれぞれの電圧値のうち少なくとも１つの電圧値が瞬間的に低下した場合に、電圧値が該瞬間的に低下した電池の短絡を検出する。なお、第１検出部２４１は、複数の電池１０１～１０６の全ての電圧値を監視することにより、複数の電池１０１～１０６のそれぞれの電圧値の瞬間的な低下の有無を検出する。

【0021】

図５は、第２検出部２４２による短絡の検出について示した図である。図５の例では、第１所定期間（たとえば、長期間であり、１日）において、電圧値が、経時的に低下している。第１所定期間は、たとえば、ユーザが変更可能としてもよい。このように、第２検出部２４２は、電池１０１～１０６のそれぞれの電圧値のうち少なくとも１つの電圧値が、第１所定期間において経時的に低下した場合に、短絡を検出する。なお、電池の電圧値が瞬間的に増加したとしても、「電圧値が経時的に低下する」と判断される。また、第２検出部２４２は、複数の電池１０１～１０６の全ての電圧値を監視することにより、複数の電池１０１～１０６の全ての電圧値の経時的な低下の有無を検出する。また、第２検出部２４２は、期間を検出可能なタイマを有している。第２検出部２４２は、該タイマにより検出された期間が第１所定期間に到達したときにおいて、電圧値の経時的な低下の有無を検出する。

【0022】

次に、第３検出部２４３による短絡の検出の手法を説明する。複数の電池１０１～１０６のうちのいずれか１つ電池を「第１電池」と称し、該第１電池に隣接する電池を「第２電池」と称する。たとえば、電池１０２が、第１電池とされた場合には、第２電池は、電池１０１および電池１０３となる。

【0023】

第３検出部２４３は、複数の電池１０１～１０６をいずれか１つを第１電池とし、第１電池の電圧値と、該第１電池に隣接する第２電池の電圧値との差分を算出する。たとえば、電池１０２が第１電池とされた場合には、第３検出部２４３は、電池１０２と電池１０１（第２電池）との差分値を算出するとともに、電池１０２と電池１０３（第２電池）との差分値を算出する。そして、第３検出部２４３は、これらの差分値のそれぞれが、第１所定値より大きい場合には、短絡を検出する。つまり、１の電池の電圧値が、該１の電池と隣接する電池の電圧値よりも極端に異なる場合には、第３検出部２４３は短絡を検出する。

【0024】

なお、第３検出部２４３は、複数の電池１０１～１０６のいずれか１つの電池を所定の順序で第１電池としつつ、上記差分値を算出する。たとえば、第３検出部２４３は、電池１０１、電池１０２、電池１０３、電池１０４、電池１０５、および電池１０６の順序で、電池を第１電池とする。

【0025】

また、第３検出部２４３は、第１電池の電圧値の第２所定期間（たとえば、１日）での変化量（たとえば、低下量）と、第２電池の電圧値の該第２所定期間での変化量（たとえば、低下量）との差分値を算出するようにしてもよい。そして、第３検出部２４３は、この差分値が第２所定値より大きい場合に短絡を検出するようにしてもよい。なお、第２所定値および第２所定期間についてはユーザが変更可能としてもよい。

【0026】

次に、第４検出部２４４による短絡の検出の手法を説明する。第４検出部２４４は、複数の電池１０１～１０６をいずれか１つを第１電池とし、該第１電池の電圧値を取得する。また、第４検出部２４４は、複数の電池１０１～１０６の電圧値の平均値を算出する。そして、第４検出部２４４は、第１電池の電圧値と平均値との差分値を算出する。第４検出部２４４は、該差分値が第３所定値より大きい場合には、短絡を検出する。つまり、１の電池の電圧値が、複数の電池の平均値と極端に異なる場合には、第４検出部２４４は短絡を検出する。

【0027】

なお、第４検出部２４４は、複数の電池１０１～１０６のいずれか１つの電池を所定の順序で第１電池としつつ、上記差分値を算出する。たとえば、第４検出部２４４は、電池１０１、電池１０２、電池１０３、電池１０４、電池１０５、および電池１０６の順序で、電池を第１電池とする。

【0028】

また、第４検出部２４４は、第１電池の電圧値の第３所定期間（たとえば、１日）での変化量（たとえば、低下量）と、複数の電池１０１～１０６の平均値の該第３所定期間での変化量（たとえば、低下量）との差分値を算出するようにしてもよい。そして、第４検出部２４４は、この差分値が第４所定値より大きい場合に短絡を検出するようにしてもよい。なお、第４所定値および第３所定期間についてはユーザが変更可能としてもよい。また、この第１電池は、本開示の「１の電池」に対応する。

【0029】

第１検出部２４１～第４検出部２４４のうちの少なくとも１つが短絡を検出した場合には、検出信号を制御部２５０に出力する。検出信号は、短絡が検出されたことを示す信号である。制御部２５０は、検出信号を受信すると、油圧シリンダ装置１５５を制御することにより、拘束力を低下させる。なお、上述のように、油圧シリンダ装置１５５は、拘束装置１６０に含まれている。たとえば、制御部２５０は、油圧ポンプ１５２６を制御することにより、第２プレート１５０２を矢印β方向（図２参照）に移動させる。これにより、第１プレート１５０１と第２プレート１５０２との間の距離が増加され、その結果、拘束装置１６０の拘束力を低下させることができる。なお、制御装置２００は、拘束装置１６０の拘束力を低下させたときには、微小短絡が発生したことなどをユーザに報知するようにしてもよい。

【0030】

一般的に、電池は劣化すると該電池は膨張する。したがって、従来では、短絡が発生した状態で電池が膨張すると、押圧力が高まることから短絡電流が増大するという問題が生じ得る。

【0031】

そこで、本実施の形態の検出部２４０は、複数の電池のそれぞれの電圧値に基づいて、該複数の電池の短絡を検出する。したがって、電池保持装置４５０は従来と比較して、早期に短絡を検出できる。換言すれば、電池保持装置４５０は、微小短絡を検出できる。さらに、電池保持装置４５０は、微小短絡を検出した場合には、拘束装置１６０の複数の電池１０１～１０６に対する拘束力を低下させる。したがって、電池１０１～１０６のうちの少なくとも１つの電池が劣化して膨張したとしても拘束力が低下されていることから、短絡電流を抑制することができる。

【0032】

以下に、本実施の形態の電池保持装置４５０が、早期に短絡を検出できる理由を説明する。従来の短絡を検出する手法では、複数の電池の電圧値の合計値を検出し、該合計値が、正常範囲に属さなくなった場合（たとえば、正常範囲の下限値を下回った場合）、複数の電池の短絡を検出していた。しかしながら、この手法では、複数の電池のそれぞれの電圧値の正常範囲の上限値の合計値および下限値の合計値をそれぞれ、電圧値の合計値の正常範囲の上限値および下限値としていた。したがって、正常範囲の幅が大きくなってしまう。よって、たとえば、複数の電池のうちの１個の電池の電圧値が低下したとしても、幅が広い正常範囲の下限値を下回らないことから、該１個の電池の電圧値の低下に基づく短絡を検出することができなかった。

【0033】

これに対し、本実施の形態の電池保持装置４５０は、複数の電池のそれぞれの電池の電圧値を検出し、該電圧値の低下に基づいて短絡を検出する。したがって、短絡を検出するための正常範囲の幅を従来と比較して、小さくすることができる。よって、本実施の形態の電池保持装置４５０では、従来と比較して、早期に短絡を検出することができる。

【0034】

また、検出部２４０のうちの第１検出部２４１は、複数の電池１０１～１０６のそれぞれの電圧値のうち少なくとも１つの電圧値が瞬間的に低下した場合に、短絡を検出する（図４参照）。したがって、検出部２４０は、早期に短絡を検出することができる。

【0035】

また、検出部２４０のうちの第２検出部２４２は、複数の電池１０１～１０６のそれぞれの電圧値のうち少なくとも１つの電圧値が第１所定期間において経時的に低下した場合に、短絡を検出する（図５参照）。したがって、検出部２４０は、早期に短絡を検出することができる。

【0036】

また、検出部２４０のうちの第３検出部２４３は、複数の電池１０１～１０６のうちの第１電池の電圧値と、該第１電池と隣接する第２電池の電圧値との差分値が第１所定値よりも大きい場合に、短絡を検出する。したがって、検出部２４０は、早期に短絡を検出することができる。

【0037】

また、検出部２４０のうちの第４検出部２４４は、複数の電池１０１～１０６のうちの第１電池の電圧値と、複数の電池１０１～１０６の平均電圧値との差分値が第２所定値よりも大きい場合に、短絡を検出する。したがって、検出部２４０は、早期に短絡を検出することができる。

【0038】

また、本実施の形態の電池保持装置４５０は、油圧シリンダ装置１５５を用いて拘束力を低下する。図１および図２で示したように、電池保持装置４５０は、油圧制御系（たとえば、油圧ブレーキなど）を備える車両１に搭載される。したがって、制御装置２００は、拘束装置１６０の制御および油圧制御系３００の制御を、油圧の制御という観点で共通化できる。したがって、拘束装置１６０の制御および油圧制御系３００の制御が別の制御である電池保持装置と比較して、制御負担を軽減できる。

【0039】

図６は、制御装置２００の処理を示すフローチャートである。図６の処理は、予め定められた期間が経過する毎に実行される。ステップＳ２において、制御装置２００は、複数の電池１０１～１０６のそれぞれの電圧値を検出する。次に、ステップＳ４において、制御装置２００は、複数の電池のそれぞれの電圧値のうち少なくとも１つの電圧値が瞬間的に低下したか否かを判断する。該電圧値が瞬間的に低下したと判断された場合には（ステップＳ４でＹＥＳ）、微小短絡が検出されたということなので、ステップＳ１２に処理は進む。ステップＳ１２において、制御装置２００は、油圧シリンダ装置１５５を制御することにより、拘束装置１６０の拘束力を低下させる。

【0040】

一方、ステップＳ４において、該電圧値が瞬間的に低下していないと判断された場合には（ステップＳ４でＮＯ）、ステップＳ６に処理は進む。

【0041】

ステップＳ６において、複数の電池１０１～１０６のそれぞれの電圧値のうち少なくとも１つの電圧値が第１所定期間において経時的に低下した否かを判断する。該電圧値が経時的に低下したと判断された場合には（ステップＳ６でＹＥＳ）、ステップＳ１２に処理は進む。また、ステップＳ６において、該電圧値が経時的に低下していないと判断された場合には（ステップＳ６でＮＯ）、ステップＳ８に処理は進む。

【0042】

ステップＳ８において、制御装置２００は、第１電池の電圧値と、該第１電池に隣接する第２電池の電圧値との差分値が第１所定値以上であるか否かを判断する。該差分値が第１所定値以上であると判断された場合には（ステップＳ８でＹＥＳ）、ステップＳ１２に処理は進む。また、ステップＳ８において、該差分値が第１所定値未満であると判断された場合には（ステップＳ８でＮＯ）、ステップＳ１０に処理は進む。

【0043】

ステップＳ１０において、第１電池の電圧値と、複数の電池１０１～１０６の電圧平均値との差分値が第２所定値以上であるか否かを判断する。該差分値が第２所定値以上であると判断された場合には（ステップＳ１０でＹＥＳ）、ステップＳ１２に処理は進む。また、ステップＳ１０において、該差分値が第２所定値未満であると判断された場合には（ステップＳ１０でＮＯ）、図６の処理は終了する。

【0044】

次に、拘束装置１６０による拘束力を低下させるための第２プレート１５０２の最適な移動距離を説明する。第２プレート１５０２の移動距離（一対のプレートの間の増大距離）は、複数の電池の各々が有する複数のセパレータの合計厚みの１０％以上５０％以下の範囲（以下、「最適範囲」とも称する）に属することが好ましい。たとえば、電池モジュールが１０個の電池で構成されており、１個の電池に２００枚のセパレータが含まれており、１枚のセパレータの厚みが０．０１５ｍｍである場合には、複数の電池の各々が有する複数のセパレータの合計厚みは、３０ｍｍとなる。したがって、最適範囲は、３ｍｍ以上、１５ｍｍ以下の範囲となる。たとえば、第２プレート１５０２の最適な移動距離は、５ｍｍとすればよい。

【0045】

次に、拘束装置１６０による拘束力を低下させるための第２プレート１５０２の最適な移動距離についての実験結果を説明する。まず、第１の実験結果を説明する。この第１の実験では、比較例の１つの電池モジュールＡ１と、図２の構成が採用された５つの電池モジュールＢ１～Ｂ５とが用いられる。６個の電池モジュールＡ１、Ｂ１～Ｂ５の各々は、１０個の容量５０Ａｈの角形リチウムイオン電池（Ｗ１４８×Ｈ９１×Ｄ２６．５）により構成されている。また、該１０個の電池は、直列接続されている。

【0046】

電池モジュールＡ１において、該１０個の電池の配列方向の両端にそれぞれ１対の固定プレートが配置されており、配列方向において１０ｋＮの拘束力が加わるように該１０個の電池は固定される。また、６個の電池モジュールＡ１、Ｂ１～Ｂ５においては、１つのプレートと１つの電池との間にフィルム状の面圧センサを配置させて、拘束力を測定できるようにした。６個の電池モジュールＡ１、Ｂ１～Ｂ５のそれぞれの内部のセパレータ上の１か所に粒径２５μｍの銅球が配置された。この銅球により電池の正負極間で短絡が発生しやすいようにした。

【0047】

６個の電池モジュールＡ１、Ｂ１～Ｂ５において、供給される電流が５０Ａであり、１つの電池の充電カットオフ電圧が４．２Ｖであり、１つの電池の放電カットオフ電圧が２．５Ｖであり、充電終了から放電開始まで、および放電終了から充電開始までの休止時間が１時間であり、周辺温度が－１０度であるという条件で充放電が行われた。６個の電池モジュールＡ１、Ｂ１～Ｂ５において、５００回（５００サイクル）の充放電が実行されたときに、電池の膨張により拘束力は約３０ｋＮとなった。また、銅球が配置された電池に図４で示した電圧値の異常が検出された。具体的には、電圧値が、０．０５～０．２Ｖの範囲で約５０ｍ秒間で低下した。これは、低温で電池の内部抵抗が高いために負極表面にリチウム金属が析出し、セパレータ内を導通する回路が生成された状態（つまり、短絡が生じている状態）になっていることを示している。

【0048】

図７は、第１の実験結果を示す図である。図７においては、電池モジュールＡ１、Ｂ１～Ｂ５の各々において、５００サイクルの充放電後の充電時の調整後の拘束力（ｋＮ）と、拘束力が調整されたことによる第２プレート１５０２（図２参照）の移動距離と、１つの電池モジュール（つまり１０個の電池）に含まれる全てのセパレータの厚みに対する移動距離の割合（％）とが示されている。さらに、図７においては、実行された充放電の回数を示す。

【0049】

上述の短絡が生じた状態で、電池モジュールＢ２～Ｂ５においては、油圧シリンダ装置１５５を制御することにより、電池モジュールＢ２～Ｂ５のそれぞれの拘束力を、図７に示す拘束力に変更した。なお、電池モジュールＢ１については、拘束力を変更していない（３０ｋＮの拘束力が維持された）。また、電池モジュールＡについては、拘束力を低下させる機構を有していないため、３０ｋＮの拘束力が維持されている。

【0050】

また、６個の電池モジュールＡ１、Ｂ１～Ｂ５において、５００サイクルの充放電以降、さらに、充放電を繰り返した。その結果、電池の膨張に起因して充放電時の拘束力が増加し、電池モジュールＡ、Ｂ１、Ｂ２においては、電圧値の異常（図４参照）が高頻度で検出され、電池モジュールの温度が３０度以上となった。このため、電池モジュールＡ、Ｂ１、Ｂ２の充放電を停止した（図７の「実行したサイクル数」参照）。また、電池モジュールＢ５においては、拘束力を低下させた後、充放電容量が不安定になったため、充放電を停止した。充放電容量が不安定になった理由は、電池モジュールＢ５における第２プレート移動距離が長い、つまり、拘束力の低下度合いが過度に大きくなったことである。一方、電池モジュールＢ３、Ｂ４については、２０００回以上、充放電が行われたが、電圧および温度に異常が発見されなかった。電池モジュールＢ３、Ｂ４については、第２プレート１５０２の移動距離が、上述の最適範囲に属する。この第１の実験結果に示されるように、第２プレート１５０２の移動距離は、上述の最適範囲に属することが好ましい。

【0051】

次に、第２の実験結果を説明する。この第２の実験では、比較例の１つの電池モジュールＡ２と、図２の構成が適用された５つの電池モジュールＢ６～Ｂ１０とが用いられる。また、この実験における周辺温度は２５度とされる。それ以外の実験の条件については第１の実験と同一である。

【0052】

図８は、第２の実験結果を示す図である。６個の電池モジュールＡ２、Ｂ６～Ｂ１０において、１０００回（１０００サイクル）の充放電が実行されたときに、電池の膨張により拘束力は約２５ｋＮとなった。この状態で、電池モジュールＢ７～Ｂ１０においては、油圧シリンダ装置１５５を制御することにより、電池モジュールＢ７～Ｂ１０のそれぞれの拘束力を、図８に示す拘束力に変更した。その後、充電状態を維持したまま、１週間、電圧測定を継続した。その結果、電池モジュールＡ１、Ｂ６、Ｂ７の銅球が配置された電池については、１日当たりの電圧低下量が多くなった（図５参照）。また、電圧低下量が小さい電池モジュールＢ８～Ｂ１０について、充放電を再開したところ、第２プレート１５０２の移動距離が長い電池モジュールＢ１０については充放電容量が不安定になった。一方、電池モジュールＢ８、Ｂ９については、充放電において特段の支障は生じなかった。この第２の実験結果に示されるように、第２プレート１５０２の移動距離は、上述の最適範囲に属することが好ましい。

【0053】

次に変形例を説明する。拘束装置１６０は、複数の電池の拘束力を弱めることができるのであれば、他の構成としてもよい。たとえば、拘束装置１６０は、油圧シリンダ装置ではなく、たとえば、第３プレート１５０３を省略し、第１プレート１５０１、第２プレート１５０２、およびバンド１５０４の少なくとも１つに拘束ワイヤなどを設けるようにしてもよい。そして、制御装置２００が、拘束ワイヤを制御する（たとえば、拘束ワイヤにより引っ張られる力を弱める）ことにより、第１プレート１５０１と第２プレート１５０２との間の距離を長くすることができる。これにより、複数の電池の拘束力を低下させることができる。また、この拘束ワイヤが接続されたトグルクランプが第１プレート１５０１、第２プレート１５０２、およびバンド１５０４の少なくとも１つに設けられるようにしてもよい。そして、制御装置２００は、このトグルクランプを制御することにより、複数の電池の拘束力を低下させるようにしてもよい。

【0054】

また、図２において、第２プレート１５０２および第３プレート１５０３の間に油圧シリンダ１５２２ではなく、特定の素子を設けるようにしてもよい。この特定の素子は、付与するパラメータにより第２プレート１５０２を移動させることができる素子である。この素子は、たとえば、付与する電圧に応じて第２プレート１５０２を移動させるピエゾ（圧電）素子であってもよい。また、この素子は、付与する温度に応じて第２プレート１５０２を移動させるバイメタル素子としてもよい。

【0055】

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本実施形態の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

【符号の説明】

【0056】

１ 車両、１０１，１０２，１０３，１０４，１０５，１０６ 電池、２００ 制御装置、１６０ 拘束装置。４５０ 電池保持装置。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】