特許 7370680 バッテリシステムとバッテリシステムを備える電動車両及び蓄電装置

(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】2023-10-20

(45)【発行日】2023-10-30

(54)【発明の名称】バッテリシステムとバッテリシステムを備える電動車両及び蓄電装置

(51)【国際特許分類】

   H01M 50/367 20210101AFI20231023BHJP

   H01M 50/209 20210101ALI20231023BHJP

   H01M 50/15 20210101ALI20231023BHJP

   H01M 10/44 20060101ALI20231023BHJP

   H01M 50/342 20210101ALI20231023BHJP

   H01M 50/35 20210101ALI20231023BHJP

   H01M 50/507 20210101ALI20231023BHJP

   H01M 50/512 20210101ALI20231023BHJP

【ＦＩ】

H01M50/367

H01M50/209

H01M50/15

H01M10/44 P

H01M50/342 101

H01M50/35 201

H01M50/507

H01M50/512

H01M50/35 101

【請求項の数】 6

(21)【出願番号】P 2020527277

(86)(22)【出願日】2019-05-17

(86)【国際出願番号】 JP2019019680

(87)【国際公開番号】W WO2020003801

(87)【国際公開日】2020-01-02

【審査請求日】2022-03-18

(31)【優先権主張番号】P 2018120849

(32)【優先日】2018-06-26

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】000001889

【氏名又は名称】三洋電機株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110003225

【氏名又は名称】弁理士法人豊栖特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】江頭 拓也

(72)【発明者】

【氏名】吉田 直剛

(72)【発明者】

【氏名】山根 大典

【審査官】多田 達也

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１５－２０７３４０（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１４／０６４８８８（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２０１８－０１８７９５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１２－０８９４９９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｍ５０／３０－５０／３９２

Ｈ０１Ｍ５０／２０－５０／２９８

Ｈ０１Ｍ５０／５０－５０／５９８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

一方向に積層される複数の角形電池セルを備える電池ブロックであって、それぞれの角形電池セルが、設定圧で開弁する排出弁が設けられる排出口と、正負の電極端子が絶縁材を介して設けられる封口板とを有している、該電池ブロックと、
前記角形電池セルの電極端子に接続されて、一部又は全体の該角形電池セルを並列に接続してなる並列接続のバスバーと、
前記複数の角形電池セルの前記封口板の表面に配置される絶縁プレートであって、前記絶縁プレートが、前記排出口と対応する位置に設けられ、前記排出口から噴出される排出ガスを通過させる開口を有する通過部と、前記並列接続のバスバーと前記封口板との間に配置される押圧部とを含んでいる、該絶縁プレートと、
前記絶縁プレートに固定される蓋プレートであって、前記通過部の開口に臨む前記排出口と対向している、該蓋プレートと、
を備え、
前記電池ブロックは、前記角形電池セルを並列に接続してなる複数の並列接続ユニットを互いに直列に接続しており、
前記絶縁プレートは、隣接する前記並列接続ユニットの間と対応する位置に設けられ、前記角形電池セルの幅方向に延在する複数のスリットを有しており、
前記蓋プレートと前記絶縁プレートとが前記複数のスリットのうち隣接するスリットの間で連結されており、前記隣接するスリット間の連結位置が、前記排出口の中心から前記角形電池セルの幅方向に偏在していることを特徴とするバッテリシステム。

【請求項2】

請求項１に記載のバッテリシステムにおいて、
前記隣接するスリット間の前記連結位置は、該連結位置の下方に位置して互いに並列接続される複数の角形電池セルに対して、正極側の電極端子に近接する位置に設けられているバッテリシステム。

【請求項3】

請求項１または２に記載のバッテリシステムにおいて、
前記封口板は、該角形電池セルの内圧が上昇すると変形する可撓性のある板材であって、
前記角形電池セルは、内圧上昇により前記封口板が変形された状態で、内圧が所定の圧力まで上昇すると前記排出弁が開弁するように開弁する圧力が設定されており、
内圧上昇で変形された前記封口板で前記絶縁プレートが押圧される状態で、前記排出弁が開弁されるようにしてなることを特徴とするバッテリシステム。

【請求項4】

請求項１ないし３のいずれか一つに記載のバッテリシステムにおいて、
前記並列接続のバスバーは、前記絶縁プレートの前記押圧部が当接する部分に、他の部分と比べて強度が低くなるように構成されている切断部を有することを特徴とするバッテリシステム。

【請求項5】

請求項１ないし４のいずれか一つに記載のバッテリシステムを備える電動車両であって、
前記バッテリシステムと、該バッテリシステムから電力供給される走行用のモータと、該バッテリシステム及び前記モータを搭載してなる車両本体と、該モータで駆動されて前記車両本体を走行させる車輪とを備えることを特徴とするバッテリシステムを備える電動車両。

【請求項6】

請求項１ないし４のいずれか一つに記載のバッテリシステムを備える蓄電装置であって、
前記バッテリシステムと、該バッテリシステムへの充放電を制御する電源コントローラとを備えており、
前記電源コントローラでもって、外部からの電力により前記角形電池セルへの充電を可能とすると共に、該角形電池セルに対し充電を行うよう制御することを特徴とする蓄電装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、複数の電池を備えるバッテリシステムとバッテリシステムを備える電動車両及び蓄電装置に関する。

【背景技術】

【0002】

複数の電池セルを積層してなるバッテリシステムが種々の用途に使用されている。このバッテリシステムは、隣接する複数の電池セルを並列に接続することで出力電流を大きくでき、また並列接続された電池セル同士を直列に接続することで出力電力を大きくできる。このため、このバッテリシステムは、大きな出力電力を必要とする用途に好適に採用されている。例えば、並列接続する複数の電池セルを備える電源装置としては、下記特許文献１の電源装置が知られている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】国際公開第２０１２／１３３５９２号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

近年、電源装置を高容量化するための構成として、特許文献１に例示されるような、並列接続する複数の電池セルを備える電源装置が注目されている。しかしながら、特許文献１に記載されている電源装置において、ある電池セルが内部ショートすると、その電池セルに並列接続されている他の電池セルから内部ショートした電池セルに電流が流れ込んで発熱するおそれがある。このような状態となると、内部ショートした電池セルに並列接続された電池セルが外部ショートすることになり、複数の電池セルの温度が上昇して熱暴走が誘発される可能性がある。

【0005】

本発明は、以上の弊害を防止することを目的として開発されたもので、本発明の大切な目的は、並列接続される複数の電池セルを含む電源装置において、熱暴走の誘発を防止する技術を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明のある態様のバッテリシステムは、一方向に積層される複数の角形電池セルを備える電池ブロックと、並列接続のバスバーと、絶縁プレートと、絶縁プレートに固定される蓋プレートと、を備える。それぞれの角形電池セルは、設定圧で開弁する排出弁が設けられる排出口と、正負の電極端子が絶縁材を介して設けられる封口板とを有する。並列接続のバスバーは、角形電池セルの電極端子に接続されて、一部又は全体の角形電池セルを並列に接続する。絶縁プレートは、複数の角形電池セルの封口板の表面に配置される。また、絶縁プレートは、排出口と対応する位置に設けられ、排出口から噴出される排出ガスを通過させる開口を有する通過部と、並列接続のバスバーと封口板との間に配置される押圧部とを含む。蓋プレートは、通過部の開口に臨む排出口と対向する。
さらに、電池ブロックは、角形電池セルを並列に接続してなる複数の並列接続ユニットを互いに直列に接続しており、絶縁プレートは、隣接する並列接続ユニットの間と対応する位置に設けられ、角形電池セルの幅方向に延在する複数のスリットを有している。蓋プレートと絶縁プレートは、複数のスリットのうち隣接するスリットの間で連結されており、隣接するスリット間の連結位置が、排出口の中心から角形電池セルの幅方向に偏在している。

【0007】

さらに、以上の態様の構成要素を備えたバッテリシステムを備える電動車両は、前記バッテリシステムと、該バッテリシステムから電力供給される走行用のモータと、該バッテリシステム及び前記モータを搭載してなる車両本体と、該モータで駆動されて前記車両本体を走行させる車輪とを備えている。

【0008】

さらに、以上の態様の構成要素を備えたバッテリシステムを備える蓄電装置は、前記バッテリシステムと、該バッテリシステムへの充放電を制御する電源コントローラを備え、前記電源コントローラが外部からの電力による前記角形電池セルへの充電を可能とすると共に、該電池セルに対し充電を行うよう制御している。

【発明の効果】

【0009】

上記構成によれば、排出口からガスが排出されると、排出されたガスに起因して蓋プレートに上方向に外力が働くようになっている。蓋プレートは、絶縁プレートに連結される構成となっているため、ガスに起因する外力により、絶縁プレートの押圧部が並列接続のバスバーを上方向に押し上げるように変位する。これにより、並列接続のバスバーまたは内部ショートした角形電池セルを介して形成される外部ショート回路を遮断することができるようになっている。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】本発明の一実施形態にかかるバッテリシステムの斜視図である。

【図2】図１に示すバッテリシステムの分解斜視図である。

【図3】図１に示すバッテリシステムのＩＩＩ－ＩＩＩ線断面図である。

【図4】図１に示すバッテリシステムのＩＶ－ＩＶ線断面図である。

【図5】電池ブロックと絶縁プレートとバスバーの位置関係を示す分解斜視図である。

【図6】電池ブロックと絶縁プレートの位置関係を示す平面図である。

【図7】角形電池セルの封口板と電極端子の連結構造を示す拡大断面図である。

【図8】いずれかの角形電池セルが内部ショートした状態で並列電池のショート電流を遮断する電流遮断部の原理図である。

【図9】並列接続している角形電池セルが外部ショートする一例を示す概略構成図である。

【図10】絶縁プレートが並列電池のショート電流を遮断する原理図である。

【図11】並列電池ユニットの概略斜視図であって、並列電池のショート電流を遮断する状態を示す図である。

【図12】図１１に示す並列電池ユニットの縦断面図である。

【図13】図１１に示す並列電池ユニットの横断面図である。

【図14】封口板で押し上げられる絶縁プレートの他の一例を示す概略断面図である。

【図15】封口板で押し上げられる絶縁プレートの他の一例を示す概略断面図である。

【図16】封口板で押し上げられる絶縁プレートの他の一例を示す概略断面図である。

【図17】絶縁プレートが並列電池のショート電流を遮断する他の一例を示す概略断面図である。

【図18】エンジンとモータで走行するハイブリッドカーにバッテリシステムを搭載する例を示すブロック図である。

【図19】モータのみで走行する電気自動車にバッテリシステムを搭載する例を示すブロック図である。

【図20】蓄電装置にバッテリシステムを使用する例を示すブロック図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

まず、本発明の一つの着目点について説明する。本発明者らは、電源装置を高容量化するための一例として、複数の電池セルを並列接続する構成について検討を行った。上述のとおり、並列接続された複数の電池セルを含む電源装置において、ある電池セルが内部ショートすると、その電池セルに並列接続されている他の電池セルから内部ショートした電池セルに電流が流れ込んで発熱するおそれがある。一方、外装缶の内圧上昇に伴い、外装缶内の内部電極と封口板に設けられている電極端子との電気接続を遮断する安全機構を備えた電池セルがある。安全機構としては、電池セルの内部で内部電極と電極端子との間に配置される電流遮断機構（ＣＩＤ：Current Interrupt Device）などがある。複数の電池セルを並列接続する電源装置において、この種の安全機構を備える電池セルを採用することで、安全性を高めることができる。具体的には、ある電池セルが内部ショートすると、内部ショートした電池セルに並列接続された電池セルから内部ショートした電池セルに電流が流れ込むが、原理的には、内部ショートした電池セルのＣＩＤが作動することで、内部ショートした電池セルの正負の電極端子をつなぐ電流経路が遮断されることになるため、並列接続された電池セルからの流れ込み電流を停止できることが期待される。

【0012】

しかしながら、本発明者らは、並列接続された複数の電池セルを含む電源装置の検討の過程において、以下の問題により、ＣＩＤ等の安全機構を備えていても、並列接続された電池セルからの流れ込み電流を遮断できない場合があることを見出した。

【0013】

一般的に、電池セルは、正負の電極端子が設けられる封口板と外装缶を有している。外装缶や封口板は、金属で形成されている。そのため、電極端子は、ガスケットと呼ばれる絶縁材を介して、封口板に取り付けられている。この種のガスケットとしては、樹脂が用いられる。ここで、ある電池セルが内部ショートした状態を想定すると、内部ショートした電池セルが保有しているエネルギーの大部分が熱に変換されることになる。そのため、大容量の電池セルが内部ショートすると、電池温度が急激に上昇して４００℃以上と極めて高温となる可能性もある。電池セルのガスケットは、樹脂で形成されているため、電池温度が４００℃以上と極めて高温となるとガスケットが溶融する。そのため、並列接続された複数の電池セルを含む電源装置において、ある電池セルが内部ショートすると、内部ショートした電池セルの封口板と正負の電極端子が接触する可能性がある。このような状態になると、内部ショートした電池セルのＣＩＤ等の安全機構が作動して内部ショートした電池セルの電極端子と内部電極が切り離されたとしても、内部ショートした電池セルの封口板を介して、その電池セルに並列接続されている他の電池セルが外部ショートすることになり、熱暴走を誘発するおそれがある。

【0014】

そこで、本発明者らは、この問題について鋭意検討したところ、電池セルの排出弁が設けられる排出口から排出されるガスを利用できることを知見した。具体的には、電池セルの外装缶の内圧が上昇すると、内圧に応じて開弁する排出弁が設けられる排出口からガスが排出される。このガスを利用して、電池セルの電極端子を押し上げることで、電極端子と封口板の接触を防止できることを見出し、本発明のある態様を着想するに至った。

【0015】

本発明のある態様のバッテリシステムは、一方向に積層される複数の角形電池セルを備える電池ブロックと、並列接続のバスバーと、絶縁プレートと、前記絶縁プレートに固定される蓋プレートと、を備えている。それぞれの角形電池セルは、設定圧で開弁する排出弁が設けられる排出口と、正負の電極端子が絶縁材を介して設けられる封口板とを有している。前記並列接続のバスバーは、前記角形電池セルの電極端子に接続されて、一部又は全体の該角形電池セルを並列に接続している。前記絶縁プレートは、前記複数の角形電池セルの前記封口板の表面に配置されている。また、前記絶縁プレートは、前記排出口と対応する位置に設けられ、前記排出口から噴出される排出ガスを通過させる開口を有する通過部と、前記並列接続のバスバーと前記封口板との間に配置される押圧部とを含んでいる。前記蓋プレートは、前記通過部の開口に臨む前記排出口と対向している。

【0016】

上記構成によると、排出口からガスが排出されると、排出されたガスに起因して蓋プレートに上方向に外力が働く。蓋プレートは、絶縁プレートに連結される構成となっているため、ガスに起因する外力により、絶縁プレートの押圧部が並列接続のバスバーを上方向に押し上げるように変位する。これにより、並列接続のバスバーが接続されている電極端子が上方向に押し上げられるため、熱により電極端子と封口板の間に介在する絶縁材が溶融しても、電極端子と封口板の接触を防止できる。また、絶縁プレートは、上述のとおり、並列接続のバスバーを上方向に押し上げるように変位するため、絶縁プレートは、角形電池セルから離間する方向に変位することになる。そのため、角形電池セルからの熱が絶縁プレートに伝わりにくくなる効果も期待でき、電極端子と封口板を絶縁している絶縁材が溶融するような状態であっても、絶縁プレートの損傷を防止でき、絶縁プレートを介して電極端子を保持して、電極端子と封口板の接触を効果的に防止できる。

【0017】

また、前記電池ブロックは、前記角形電池セルを並列に接続してなる複数の並列接続ユニットを互いに直列に接続し、前記絶縁プレートは、隣接する前記並列接続ユニットの間に設けられて、前記角形電池セルの幅方向に延在する複数のスリットを有していてもよい。

【0018】

上記構成によると、絶縁プレートが変位する際、スリット部分で絶縁プレートが破断し、異常な状態となっている電池セルの電極端子のみを絶縁プレートで押し上げるように構成することができる。そのため、ガスに起因する外力が分散することなく、効果的に利用することができる。

【0019】

また、前記蓋プレートと前記絶縁プレートとが前記複数のスリットのうち隣接するスリットの間で連結されており、前記隣接するスリット間の前記連結位置が、前記排出口の中心から前記角形電池セルの幅方向に偏在するように構成してもよい。

【0020】

上記構成によると、ガスに起因する外力の回転モーメントを大きくすることができ、連結位置に近接する側の電極端子を効果的に押し上げることができる。具体的には、ある電池セルに対して、正負の電極端子のうち、一方の電極端子と封口板との接触を防止することで、封口板を介した外部ショートを防止できるため、絶縁プレートは、一方の電極端子を押し上げるだけでよい。この構成によると、連結位置を偏在させることで、一方の電極端子を効果的に押し上げることができるようになっている。

【0021】

また、前記隣接するスリット間の前記連結位置は、該連結位置の下方に位置して互いに並列接続される複数の角形電池セルに対して、正極側の電極端子に近接する位置に設けられていてもよい。

【0022】

上記構成によると、正極側の電極端子を絶縁プレートで押し上げることができる。リチウムイオン電池の場合、正極側の電極端子は、アルミニウムで形成され、負極側の電極端子は、銅で形成される。そのため、正極側の電極端子のほうが、電極端子を保持するために必要になる仕事量が小さい。厳密には、正極側の電極端子には、内部電極も接続されているため、絶縁プレートは、正極側の電極端子のみを押し上げているわけではない。しかしながら、電極端子の材料の違いに起因して、正負の電極端子と内部電極を含む構造体は、重心が負極側に若干偏っているため、正極側の電極端子のほうが、電極端子を保持するために必要になる仕事量が小さくなることが期待できる。従って、正極側の電極端子を保持する構成としたほうが好ましい。

【0023】

また、前記封口板は、該角形電池セルの異常により内圧が上昇すると変形する可撓性のある板材とし、前記角形電池セルの異常により内圧上昇に伴う該封口体の変位量が、前記並列接続のバスバーと前記押圧部の間の隙間よりも大きくしてもよい。

【0024】

上記構成によると、ガスに起因する外力だけでなく、封口体の変形も利用して、絶縁プレートで電極端子を押圧することができる。

【0025】

また、前記並列接続のバスバーは、前記絶縁プレートの前記押圧部が当接する部分に、他の部分と比べて強度が低くなるように構成されている切断部を有していてもよい。

【0026】

上記構成によると、押圧部が並列接続のバスバーの切断部を押圧することで、切断部を破断するようになっている。並列接続のバスバーを破断できれば、封口板と電極端子が接触しても、封口板を介して外部ショートしないようにすることができる。

【0027】

本発明のある態様の電動車両は、前記バッテリシステムと、該バッテリシステムから電力供給される走行用のモータと、該バッテリシステム及び前記モータを搭載してなる車両本体と、該モータで駆動されて前記車両本体を走行させる車輪とを備えている。

【0028】

本発明のある態様の蓄電装置は、前記バッテリシステムと、該バッテリシステムへの充放電を制御する電源コントローラとを備えている。前記電源コントローラは、外部からの電力により前記角形電池セルへの充電を可能とすると共に、該角形電池セルに対し充電を行うよう制御している。

【0029】

なお、上記構成において、押圧部を介した外力により並列接続のバスバーを切断することができるように構成される場合には、前記角形電池セルがＣＩＤを有していない電池セルであっても、並列接続のバスバーを介して形成される外部ショート回路を遮断することができる。

【0030】

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。ただし、以下に示す実施の形態は、本発明の技術思想を具体化するための方法及び構成を例示するものであって、本発明は以下の方法及びものに特定されない。また、特許請求の範囲に示される部材を、実施の形態の部材に特定するものでは決してない。特に実施の形態に記載されている構成部材の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、特に特定的な記載がない限りは、本発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。なお、各図面が示す部材の大きさや位置関係等は、説明を明確にするため誇張していることがある。さらに以下の説明において、同一の名称、符号については同一もしくは同質の部材を示しており、詳細説明を適宜省略する。さらに、本発明を構成する各要素は、複数の要素を同一の部材で構成して一の部材で複数の要素を兼用する態様としてもよいし、逆に一の部材の機能を複数の部材で分担して実現することもできる。また、一部の実施例、実施形態において説明された内容は、他の実施例、実施形態等に利用可能なものもある。

【0031】

以下、バッテリシステムの一実施の形態として車両用バッテリシステムに最適な例を図面に基づいて説明する。図１はバッテリシステムの斜視図を、図２はバッテリシステムの分解斜視図を、図３と図４はバッテリシステムの垂直横断面図をそれぞれ示している。図１～図４に示すバッテリシステム１００は、複数の角形電池セル１を積層してなる電池ブロック２と、電池ブロック２を構成している各々の角形電池セル１の電極端子１３に接続されて、角形電池セル１を並列と直列に接続するバスバー５とを備える。図２のバッテリシステム１００は、複数の角形電池セル１を並列と直列に接続している。バスバー５は、角形電池セル１を並列に接続する並列接続のバスバー５Ｘと、直列に接続する直列接続のバスバー５Ｙとからなる。バッテリシステム１００は、角形電池セル１を並列に接続して出力電流を大きく、直列に接続して出力電圧を高くできる。したがって、バッテリシステム１００は、用途に最適な出力電流と出力電圧となるように、角形電池セル１を並列と直列に接続している。

【0032】

電池ブロック２は、複数の角形電池セル１を、絶縁性のセパレータ１９を介して積層している。さらに、電池ブロック２は、積層された複数の角形電池セル１の両側の端面に一対のエンドプレート３を配置し、エンドプレート３をバインドバー４で連結して、複数の角形電池セル１を加圧状態に固定している。

【0033】

角形電池セル１は、リチウムイオン二次電池などの非水系電解液二次電池である。角形電池セル１をリチウムイオン二次電池とするバッテリシステム１００は、容積と重量に対する充放電容量を大きくできるが、角形電池セル１には、リチウムイオン二次電池に代わって、内部抵抗が小さく大容量、大出力の他の全ての二次電池を使用できる。

【0034】

角形電池セル１は、図５の分解斜視図と図６の平面図に示すように、その厚さを上辺の横幅よりも薄くした金属製の外装缶１１の開口部を封口板１２で密閉している。外装缶１１は金属板を深絞り加工して、厚みのある矩形状に成形されている。外装缶１１と封口板１２はアルミニウムやアルミニウム合金などの金属板で製作される。封口板１２は、外装缶１１の上面開口部を気密に密閉している。さらに、封口板１２は、図７の要部拡大断面図に示すように、絶縁材１６を介して正負の電極端子１３を両端部に固定している。絶縁材１６は、樹脂製またはゴム製のガスケットで、電極端子１３と封口板１２とを絶縁しながら気密に連結している。封口板１２に固定された正負の電極端子１３は、角形電池セル１の内部において、集電部材１８を介して電極体（図示せず）に電気接続されている。さらにまた、封口板１２は電極端子１３の間に排出弁１４の排出口１５を設けている。排出弁１４は、外装缶１１の内圧が所定値以上に上昇した際に開弁して、内部のガスを排出口１５から放出する。

【0035】

封口板１２は、角形電池セル１が内部ショート等の異常により内圧が上昇する状態で変形する可撓性のある板材である。封口板１２は、アルミニウム（この明細書においてアルミニウムはアルミニウム合金を含む意味に使用する）等の可撓性のある金属板が使用できる。金属製の封口板１２は、材質と厚さを調整して、内部ショートして内圧が上昇すると変形する可撓性を実現できる。たとえば、アルミニウム合金の封口板１２は、厚さを０．５ｍｍ～２ｍｍ、好ましくは１ｍｍ～１．５ｍｍとして、内部ショートによる内圧上昇で変形する可撓性を実現できる。ただし、封口板１２は必ずしも金属板とする必要はなく、たとえば、耐熱特性の優れたプラスチック板やゴム状弾性板とすることもできる。

【0036】

角形電池セル１は、内圧が異常に上昇すると開弁する排出弁１４を設けて、外装缶１１の破裂を防止している。図５の角形電池セル１は封口板１２の中央部に排出弁１４を設けている。排出弁１４は、設定圧力で開弁して内部のガスを排出する。排出弁１４は、角形電池セル１の異常により内圧が上昇して封口板１２が変形した後、内圧が所定の圧力まで上昇すると開弁するよう開弁する圧力を設定している。なお、本明細書において、並列電池とは、任意の角形電池セルに対して、この角形電池セルと並列に接続されている角形電池セルを意味するものとする。

【0037】

バッテリシステムは、何れかの角形電池セル１が内部ショートするとき、並列接続している角形電池セル１、すなわち並列電池からの流れ込み電流を遮断するために、絶縁プレート７と蓋プレート８を設けている。図８の概略回路図は、複数の角形電池セル１を並列に接続しているバッテリシステムにおいて、何れかの角形電池セルＡ（図において最上段の角形電池セル１）が内部ショート（矢印ａで表示）すると、この角形電池セルＡと並列に接続している隣の並列電池、すなわち角形電池セルＢ（上から２段目に配置している角形電池セル１）にもショート電流が流れる状態（矢印ｂで表示）を示している。この図に示すように、角形電池セルＡが内部ショートすると、並列電池の角形電池セルＢは、外部にできる外部ショート回路によってショートされるからである。いずれかひとつの角形電池セル１が内部ショートして過大電流が流れて熱暴走する状態で、さらに隣の角形電池セル１も、外部ショートによる過大電流で熱暴走すると、熱暴走が複数の角形電池セル１に誘発されて安全性は阻害される。

【0038】

また、角形電池セル１として、電流遮断機構３０を備える角形電池を採用した場合について図９の概略構成図に示す。図９に示す角形電池セル１は、電流経路を遮断する電流遮断機構３０として、大電流が流れると電流を遮断するＣＩＤ３１を内蔵している。図９は、隣接して並列に接続している電池セルの接続状態を示す図である。ただし、この図は、内部短絡して過電流が流れる状態を判りやすくするために、現実には積層して配列される隣接電池を対向する位置に配置して図示している。この図において、下側に位置する角形電池セルＡが鎖線で示すように内部ショートすると、この角形電池セルＡに並列接続している上側の並列電池である角形電池セルＢに流れ込み電流が流れる。図の矢印Ｘで示すように、内部ショートした角形電池セルＡが、並列電池の角形電池セルＢの外部ショート回路となるからである。このように、角形電池セルＡが内部ショートした場合、並列電池の角形電池セルＢは、外部にできる外部ショート回路によってショートするが、角形電池セルＡに内蔵されるＣＩＤ３１が作動することにより、外部ショート回路が遮断される。

【0039】

しかしながら、角形電池セルＡの内部ショート自体は止めることができないため、角形電池セルＡは発熱する。角形電池セルＡの発熱量が大きいと、電極端子１３と封口板１２を絶縁している絶縁材１６が溶け出し、電極端子１３と封口板１２とが互いに接触するおそれがある。この状態は、封口板１２と電極端子１３の間に介在された絶縁材１６が熱溶融する状態で、封口板１２の上面に配置された電極端子１３の平板部１３ａが、電極端子１３やこれに接続されたバスバー５の自重により、あるいは角形電池セル１に内蔵された電極体（図示せず）からの加重によって、封口板１２に接近して接触することにより生じる。この状態になると、並列電池である角形電池セルＢは、図９の矢印Ｙで示すように、電極端子１３を介して電気接続される並列接続のバスバー５Ｘと封口板１２で形成される外部ショート回路によって再びショートされることになり、これにより熱暴走を誘発するおそれが生じる。

【0040】

以上の弊害を防止するために、内部ショートした角形電池セル１から排出ガスが排出される状態で、排出されるガスにより蓋プレート８に上方向に外力を作用させることにより、並列電池の外部ショートを阻止して熱暴走の誘発を防止する。内部ショートした角形電池セル１から排出ガスが排出されると、図４及び図９に示すように、蓋プレート８に上向きに働く力により、絶縁プレート７の押圧部２２が並列接続のバスバー５Ｘを上方向に押し上げるように変位する。絶縁プレート７は蓋プレート８で封口板１２から離れる方向に移動される。蓋プレート８は、開弁する排出弁１４の排出口１５から噴出される排出ガスで移動される。蓋プレート８は、排出口１５から噴出される排出ガスの通路にあって、排出口１５から噴出される排出ガスの運動のエネルギーで移動される。

【0041】

以上のように、角形電池セル１が内部ショートして絶縁プレート７が押し上げられると、並列接続のバスバー５Ｘが接続されている電極端子１３が上方向に押し上げられる。このため、発熱により電極端子１３と封口板１２の間に介在する絶縁材１６が溶融しても、電極端子１３が下方に移動して封口板１２に接触するのを有効に防止できる。また、絶縁材１６が溶融することで、電極端子１３は封口板１２に対してフリーな状態になるが、封口板１２から浮いた状態にある電極端子１３の前後左右の位置関係は、これが接続された並列接続のバスバー５Ｘと絶縁プレート７とを介して、封口板１２の定位置に保持される。とくに、封口板１２による外部ショート回路は、正負の電極端子１３が同時に封口板１２に接触することにより生じる。このため、並列接続のバスバー５Ｘを上方向に押し上げるように変位する絶縁プレート７により、一対の電極端子１３が同時に封口板１２と接触するのを有効に防止して、外部ショート回路が形成されるのを防止できる。したがって、電極端子１３と封口板１２を絶縁している絶縁材１６が溶融される状態となっても、上方向に付勢される絶縁プレート７を介して、電極端子１３と封口板１２とを非接触状態に保持して、角形電池セルＢの過大電流を効果的に防止して熱暴走の誘発を阻止できる。さらに、詳細には後述するが、角形電池セル１の内部ショートにより、封口板１２が変形する構造とすることで、封口板１２の変形する突出部分で絶縁プレート７を押し上げでき、発生するガスで押し上げることの相乗効果でより確実に電極端子１３と封口板１２との接触を防止できる。

【0042】

さらに、絶縁プレート７は、内部ショートした角形電池セル１から排出ガスが排出される状態で、並列接続のバスバー５Ｘを破断して、並列に接続している並列電池のショート電流を遮断してもよい。絶縁プレート７が並列電池のショート電流を遮断する原理図を図１０に示す。この図に示すバッテリシステムは、角形電池セルＡのショート電流でバスバー５を破断して電流を遮断する状態を示している。この図は、バスバー５を破断して電極端子１３から分離する状態を示しているが、バスバー自体を破断して電流を遮断することもできる。バスバー５は、角形電池セル１の封口板１２の表面に配置している絶縁プレート７で破断される。絶縁プレート７は蓋プレート８で封口板１２から離れる方向に移動されてバスバー５を破断する。蓋プレート８は、開弁する排出弁１４の排出口１５から噴出される排出ガスで移動される。蓋プレート８は、排出口１５から噴出される排出ガスの通路にあって、排出口１５から噴出される排出ガスの運動のエネルギーで移動される。

【0043】

図１０は絶縁プレート７がバスバー５を破断する状態を示している。絶縁プレート７は、角形電池セル１の封口板１２の表面に配置される。絶縁プレート７は、両端部を封口板１２と並列接続のバスバー５Ｘとの間に挿入している。絶縁プレート７は、蓋プレート８で引き上げられてバスバー５を破断する。この図のバスバー５は、電極端子１３との接続部を破断して並列接続している角形電池セル１のショート電流を遮断する。

【0044】

バッテリシステム１００は、図２、図５、及び図６に示すように、並列接続のバスバー５Ｘで複数の角形電池セル１を並列に接続して並列電池ユニット１０とし、さらに、並列電池ユニット１０を直列接続のバスバー５Ｙで直列に接続している。図のバッテリシステム１００は、バスバー５を介して、隣接する２個の角形電池セル１を並列に接続して並列電池ユニット１０とし、さらに、隣接する並列電池ユニット１０を直列に接続している。ただし、本発明のバッテリシステムは、必ずしも２個の角形電池セルを接続して並列電池ユニットとすることなく、３個以上の角形電池セルを接続して並列電池ユニットとし、あるいは全体の角形電池セルを並列に接続することもできる。

【0045】

絶縁プレート７は、図４と図５に示すように、封口板１２の表面にあって、端部を互いに並列に接続している角形電池セル１の封口板１２とバスバー５との間に挿入している。２個又は３個の角形電池セル１を並列に接続しているバッテリシステム１００は、互いに並列に接続する全ての角形電池セル１、すなわち２個又は３個の角形電池セル１の封口板１２との対向位置に１枚の絶縁プレート７を配置する。４個以上の角形電池セルを並列に接続しているバッテリシステムは、複数に分割した複数枚の絶縁プレートを角形電池セルの封口板の対向位置に配置する。複数に分割された各々の絶縁プレートは、少なくとも並列接続している２個以上の角形電池セルの封口板との対向位置に配置される。絶縁プレート７は、蓋プレート８に引き上げられてショート電流を遮断する。絶縁プレート７は、内部ショートして変形した角形電池セル１の排出弁１４から噴出される排出ガスで押し上げられるので、内部ショートした角形電池セル１のバスバー５が最も強く押し上げられる。

【0046】

図１１は、２個の角形電池セル１を並列に接続している並列電池ユニット１０の概略斜視図である。この図は、一方の角形電池セルＡが内部ショートし、排出弁１４が開弁して噴出される排出ガスで蓋プレート８が押し上げられ、この蓋プレート８で引き上げられた絶縁プレート７がショート電流を瞬断する状態を示している。また、図１２は図１１を長手方向に切断した概略断面図、図１３は図１１を横方向に切断した概略断面図で、共に蓋プレート８で絶縁プレート７が引き上げられる状態を示している。これらの図において、蓋プレート８で引き上げられない位置にある絶縁プレート７を鎖線で示し、蓋プレート８で引き上げられた絶縁プレート７を一点鎖線で示している。

【0047】

これらの図に示す並列電池ユニット１０は、封口板１２の対向面に絶縁プレート７を配置している。絶縁プレート７は、１枚の板状で、図３、図５、及び図６に示すように、電極端子１３を挿入する貫通孔２３を設けている。貫通孔２３は、電極端子１３の外形より内形を大きくして、電極端子１３に対して移動できるように挿入している。さらに、絶縁プレート７は、図４～図６に示すように、プレート部２１の両端部であって、隣接する貫通孔２３の間にバスバー５を押し上げる一対の押圧部２２を設けている。この絶縁プレート７は、変形しないプラスチック製の板材、あるいは表面を絶縁している金属板である。絶縁プレート７は、図１１～図１３に示すように、蓋プレート８で引き上げられると、押圧部２２でバスバー５を押し上げてショート電流を遮断する剛性のある絶縁板である。図３及び図４に示すように、蓋プレート８は、連結部２８を介して絶縁プレート７に連結しているので、これが排出ガスで押し上げられると、絶縁プレート７を引き上げてバスバー５を破断する。蓋プレート８は、封口板１２に設けた排出弁１４から噴出される排出ガスで押し上げられる位置に配置される。図の角形電池セル１は、中央部に排出弁１４の排出口１５を設けて、排出ガスを封口板１２の真上に噴出するので、蓋プレート８は排出弁１４の排出口１５の真上に水平姿勢に配設される。

【0048】

図３～図６の絶縁プレート７は、蓋プレート８との連結位置、すなわち連結部２８の位置を排出口１５の中心から一方の端部に向かって偏在する位置としている。図４の断面図に示す並列電池ユニット１０は、図において左側のバスバー５の強度が、右側のバスバー５よりも弱く、同じ押圧力で押圧して左側のバスバー５は右側のバスバー５よりも破断されやすい。たとえば、並列接続のバスバー５Ｘの一方をアルミニウムやアルミニウム合金として、他方の並列接続のバスバー５Ｘを銅や銅合金製とすると、アルミニウムやアルミニウム合金製のバスバー５が破断されやすい弱いバスバー５Ｗとなる。並列電池ユニット１０は、一方のバスバー５を破断してショート電池を遮断できるので、弱いバスバー５Ｗを破断することで、ショート電池は確実に遮断できる。図４の蓋プレート８は、弱いバスバー５Ｗを確実に破断するために、絶縁プレート７と蓋プレート８との連結部２８は、排出口１５の中央から弱いバスバー５Ｗ側に偏在している。図３～図６の絶縁プレート７は排出弁１４の排出口１５との対向位置に排出ガスの通過部２６を設けているので、連結部２８は、排出ガスの通過部２６の片側であって、破断されやすい弱いバスバー５Ｗ側に配置している。この構造は、蓋プレート８が、連結部２８を介して絶縁プレート７の破断されやすい側を強く引き上げて、弱いバスバー５Ｗを確実に破断してショート電池を遮断できる。例えば、角形電池セル１をリチウムイオン電池とする場合、正極側の電極端子１３はアルミニウムで形成され、負極側の電極端子１３は銅で形成される。このため、正極側の電極端子１３に連結される並列接続のバスバー５Ｘが、破断されやすい弱いバスバー５Ｗとなる。したがって、この場合には、絶縁プレート７と蓋プレート８との連結位置は、連結位置の下方に位置して互いに並列接続される複数の角形電池セル１に対して、正極側の電極端子１３に近接する位置に設けることが好ましい。

【0049】

さらに、バッテリシステムは、排出弁１４が開弁されて排出口１５から噴出される排出ガスにより絶縁プレート７が押し上げられる力だけでなく、角形電池セル１の異常により内圧が上昇して変形する封口板１２が絶縁プレートを押し上げることによる相乗効果でさらに効果的にバスバー５を破断する構造としている。図１２と図１３は、角形電池セル１の内圧が上昇して封口板１２の中央部が突出する状態を示している。この図に示すように、可撓性のある封口板１２は外周縁を外装缶１１に固定しているので、内部ショート等の異常により内圧が上昇すると中央部が突出するように変形する。角形電池セル１の異常により内圧が上昇して封口板１２が変形すると、絶縁プレート７は封口板１２の突出部１２Ａに押し上げられる。さらに、この状態で、排出弁１４が開弁されて排出口１５から排出ガスが噴出されると、角形電池セル１の封口板１２の変形による押し上げ力と、排出弁１４の排出口１５から噴出される排出ガスが蓋プレート７を押し上げる力の両方で絶縁プレート７を押し上げて、並列接続のバスバー５Ｘを破断する。この構造は、開弁する排出弁１４から噴出される排出ガスの運動のエネルギーと、封口板１２の変形の両方で絶縁プレートを押し上げることで、速やかに、しかもより確実に並列接続している電池のショート電池を遮断できる。

【0050】

バッテリシステム１００は、図５と図６において電池ブロック２の上面、すなわち、複数の角形電池セル１の封口板１２を同一平面に配置している電極面に絶縁プレート７を配置している。絶縁プレート７と蓋プレート８は、並列電池ユニット１０の積層方向に伸びる板状としている。図に示す絶縁プレート７は、隣接する並列電池ユニット１０の間にスリット１７を設けており、このスリット１７を介して複数に区画されたプレート部２１を配置している。蓋プレート８と絶縁プレート７はスリット１７の間において、連結部２８を介して互いに連結されており、この連結位置を排出口１５の中心から弱いバスバー５Ｗ側に配置している。図に示す絶縁プレート７と蓋プレート８は、スリット１７間における連結位置、すなわち、連結部２８の位置が並列電池ユニット１０の積層方向において、左右方向が交互になるように千鳥に配置している。この構造は、絶縁プレート７と蓋プレート８の連結部２８を、並列電池ユニット１０の積層方向において千鳥に配置することで、直列接続される並列電池ユニット１０の並列接続のバスバー５Ｘであって、左右交互に、すなわち千鳥に配置される弱いバスバー５Ｗを確実に破断できる。

【0051】

以上のバッテリシステム１００は、図１１～図１３に示すように、角形電池セルＡが内部ショートして内圧上昇により封口板１２が変形して突出し、排出弁１４が開弁されて排出ガスが噴出されると、絶縁プレート７は一点鎖線で示す位置に押し上げられる。押し上げられる絶縁プレート７は、押圧部２２がバスバー５を押し上げてバスバー５Ｘを破断する。絶縁プレート７は、並列接続のバスバー５Ｘを切断し、あるいは並列接続のバスバー５Ｘと電極端子１３との接続を分離してバスバー５を破断する。破断されたバスバー５は、並列電池の外部ショートを解消し、並列電池である角形電池セルＢに流れるショート電流を遮断する。

【0052】

封口板１２の変形により押し上げられる絶縁プレート７は、図１２に示すように、封口板１２の突出部１２Ａに接触する位置Ｒが力点、バスバー５を押し上げて分離しない位置Ｑが支点、バスバー５を押し上げて分離する位置Ｐが作用点となって、バスバー５を電極端子１３から分離する方向に破断力が作用する。さらに、排出弁１４の開弁により排出口１５から噴出される排出ガスにより押し上げられる絶縁プレート７は、図１２に示すように、封口板１２の突出部１２Ａに接触する位置Ｒが支点、連結部２８が絶縁プレート７を引き上げる位置Ｓが力点、バスバー５を押し上げて分離する位置Ｐが作用点となって、バスバー５を電極端子１３から分離する方向に破断力が作用する。すなわち、絶縁プレート７には、封口板１２の変形による破断力と、排出ガスの運動エネルギーによる破断力が作用し、これらの合力Ｆによりバスバー５を破断する。図１１の絶縁プレート７は、各々の電極端子１３（図において４個の電極端子１３）に接続しているバスバー５を、電極端子１３から引き離すように押し上げるが、破断強度の最も弱い部分において、バスバー５は電極端子１３から分離される。

【0053】

たとえば、角形電池セル１の一方の電極端子１３及びこの電極端子１３に接続しているバスバー５がアルミニウム製で、他方の電極端子１３及びこの電極端子１３に接続しているバスバー５を銅製（この明細書においてアルミニウムや銅等の金属は合金を含む意味に使用する。）とするバッテリシステムにあっては、アルミニウムの連結強度が銅よりも弱いので、アルミニウム製の電極端子１３とバスバー５との接続部が分離される。

【0054】

図１２において、封口板１２の突出部１２Ａで押し上げられて、連結部２８で引き上げられる絶縁プレート７は、Ｐ点において、バスバー５を電極端子１３から分離して破断すると、平面状の絶縁プレート７が突出部１２Ａの湾曲面で押圧される状態となって傾斜する。この状態で、傾斜する絶縁プレート７は、Ｐ点とＲ点の距離がＲ点とＱ点の距離よりも長くなる。絶縁プレート７が傾斜することで、封口板１２の突出部１２Ａと絶縁プレート７との接触点であるＲ点がＱ点に接近するからである。接触点であるＲ点がＱ点に接近するにしたがって、Ｑ点からＲ点までの距離（Ｌ１）と、Ｑ点からＰ点までの距離（Ｌ２）の比率、すなわちテコの比（Ｌ２／Ｌ１）が大きくなって、Ｐ点においてバスバー５を電極端子１３から引き離す距離、すなわち電極端子１３とバスバー５との間隔（ｄ）は大きくなる。電極端子１３とバスバー５の間隔（ｄ）が大きくなるとショート電流を確実に遮断できる。

【0055】

バッテリシステムは、テコの比（Ｌ２／Ｌ１）を調整して、引き離された電極端子１３とバスバー５との間隔（ｄ）をコントロールできる。絶縁プレート７の封口板１２との対向面の形状を変更してＲ点の位置を変更できるからである。図１４と図１５の断面図に示す絶縁プレート７は、突出する封口板１２に押圧されるＲ点を長手方向に位置ずれさせるために、封口板１２との対向面を突出させている。絶縁プレート７は、図１４に示すように、封口板１２側に突出する突出部２４の頂点を中央部よりもＱ点側にずらせてテコの比（Ｌ２／Ｌ１）を大きくでき、図１５に示すように、突出部２４の頂点を中央部よりもＰ点側にずらせてテコの比（Ｌ２／Ｌ１）を小さくできる。テコの比（Ｌ２／Ｌ１）を大きくして、バスバー５が電極端子１３から離れる間隔（ｄ）を大きくでき、また、テコの比（Ｌ２／Ｌ１）を小さくして、Ｐ点がバスバー５を電極端子１３から分離する破断力を強くできる。バスバー５が電極端子１３から離れる間隔（ｄ）と、Ｐ点がバスバー５を電極端子１３から分離する破断力とは互いに相反する特性である。したがって、テコの比（Ｌ２／Ｌ１）は、バスバー５の分離距離と破断力を考慮して最適位置に設定する。

【0056】

さらに、封口板１２の突出部１２Ａで押し上げられて、連結部２８で引き上げられる絶縁プレート７は、Ｐ点において、バスバー５を電極端子１３から分離して破断すると、平面状の絶縁プレート７が突出部１２Ａの湾曲面で押圧される状態となって傾斜する。この状態で、傾斜する絶縁プレート７は、Ｐ点とＲ点の距離がＲ点とＱ点の距離よりも長くなる。絶縁プレート７が傾斜することで、封口板１２の突出部１２Ａと絶縁プレート７との接触点であるＲ点がＱ点に接近するからである。接触点であるＲ点がＱ点に接近するにしたがって、Ｑ点からＲ点までの距離（Ｌ１）と、Ｑ点からＰ点までの距離（Ｌ２）の比率、すなわちテコの比（Ｌ２／Ｌ１）が大きくなって、Ｐ点においてバスバー５を電極端子１３から引き離す距離、すなわち電極端子１３とバスバー５との間隔（ｄ）は大きくなる。電極端子１３とバスバー５の間隔（ｄ）が大きくなるとショート電流を確実に遮断できる。

【0057】

さらに、図１６の断面図に示す絶縁プレート７は、封口板１２の突出部１２Ａで面接触状態に押圧されるように、突出部１２Ａを案内する湾曲凹部２５を封口板１２との対向面に設けている。この絶縁プレート７は、封口板１２の突出部１２Ａに面接触状態に押圧されるので、可撓性のある封口板１２で無理なく安定して押し上げられる。

【0058】

以上のバッテリシステムは、電極端子１３とバスバー５との接続部を、内圧が上昇する角形電池セル１の封口板１２の変形と、排出弁１４から噴出される排出ガスの運動エネルギーの両方で絶縁プレート７が押し上げられるとバスバー５が電極端子１３から分離される連結強度としている。このバッテリシステム１００は、角形電池セル１の封口板１２の変形による押し上げ力と、排出弁１４の排出口１５から噴出される排出ガスが蓋プレート７を押し上げる力の両方で絶縁プレート７を押し上げて、並列接続のバスバー５Ｘを破断するので、絶縁プレート７によるバスバー５の破断力を大きくすることができる。このため、バスバー５を電極端子１３に接続する連結強度を強く設定することができ、振動や衝撃等の外力により、バスバー５が電極端子１３から分離される誤作動を確実に防止できる。

【0059】

ただ、本発明のバッテリシステムは、図１７に示すように、排出弁１４の排出口１５から噴出される排出ガスが蓋プレート７を押し上げる力のみで絶縁プレート７を押し上げて、並列接続のバスバー５Ｘを破断することもできる。このバッテリシステムは、排出弁１４が開弁して排出口１５から噴出される排出ガスの運動エネルギーにより絶縁プレート７が押し上げられる。この場合、図１７に示すように、連結部２８が絶縁プレート７を引き上げる位置Ｓが力点となって、絶縁プレート７の両端であるＰ点とＱ点には、バスバー５を電極端子１３から分離する方向に破断力Ｆ１、Ｆ２が作用する。この絶縁プレート７は、蓋プレート８との連結位置である連結部２８が、排出口１５の中心からＰ点側に配置されているので、Ｑ点とＳ点の距離（Ｌ１）がＰ点とＳ点の距離（Ｌ３）よりも長くなる。したがって、絶縁プレート７が連結部２８から受ける押し上げ力ｆに対して、Ｐ点に作用する破断力Ｆ１と、Ｑ点に作用する破断力Ｆ２は、以下のようになる。
Ｆ１＝ｆ（Ｌ１＋Ｌ３）／Ｌ３
Ｆ２＝ｆ（Ｌ１＋Ｌ３）／Ｌ１
ここで、Ｌ３＜Ｌ１より、Ｆ１＞Ｆ２となり、絶縁プレート７はＰ点に接続された弱いバスバー５Ｗを確実に破断する。すなわち、バスバー５を押し上げて分離しない位置Ｑが支点、バスバー５を押し上げて分離する位置Ｐが作用点となって、弱いバスバー５Ｗを電極端子１３から分離して破断する。したがって、電極端子１３と弱いバスバー５Ｗとの接続部は、排出弁１４から噴出される排出ガスの運動エネルギーで絶縁プレート７が押し上げられるとバスバー５が電極端子１３から分離される連結強度とする。

【0060】

以上のバッテリシステムは、電極端子１３とバスバー５との連結強度を、バスバー５を電極端子１３に溶接する面積で調整する。電極端子１３とバスバー５との溶接面積を小さくして連結強度を弱くし、反対に溶接面積を大きくして連結強度を強くできるからである。ただ、バスバー５と電極端子１３との連結強度は、電極端子１３とバスバー５との溶接部の形状で調整し、またスポット溶接して固定されるバスバー５は溶断電流で調整し、レーザー溶接して固定されるバスバー５はレーザー溶接に使用するレーザービームの出力、レーザービームの照射面積、照射時間で調整し、さらに、超音波振動で電極端子１３に溶接されるバスバー５は、超音波振動子の出力、押圧力、超音波振動させる時間で調整し、さらに、電極端子１３とバスバー５との金属材料の種類等で調整できる。

【0061】

絶縁プレート７は、並列接続のバスバー５Ｘの一部を切断して、ショート電流を瞬断することもできる。この並列接続のバスバー５Ｘは、図示しないが、横幅を狭く加工し、あるいは、切断される部分を薄くして、強制的に引張強度を弱くしてショート電流を遮断する。この並列接続のバスバー５Ｘは、金属板に切欠部を設けて中央部に幅狭部からなる切断部を設け、あるいは金属板の一部をプレス加工や切削加工により薄く形成してなる切断部を設けて引張強度を弱くし、押圧部２２で押し上げられる際に、この部分で破断され、あるいは切断される構造とする。なお、並列接続のバスバー５Ｘの破断は、必ずしも押圧部２２による機械的な作用のみである必要はなく、押圧部２２による押圧と、並列接続のバスバー５Ｘの切断部に流れる電流による発熱が合わさって、並列接続のバスバー５Ｘが破断するように構成してもよい。

【0062】

以上のバッテリシステムは、電動車両を走行させるモータに電力を供給する車両用の電源に最適である。バッテリシステムを搭載する電動車両としては、エンジンとモータの両方で走行するハイブリッド自動車やプラグインハイブリッド自動車、あるいはモータのみで走行する電気自動車等の電動車両が利用でき、これらの電動車両の電源として使用される。

【0063】

（ハイブリッド車用バッテリシステム）
図１８に、エンジンとモータの両方で走行するハイブリッド車にバッテリシステムを搭載する例を示す。この図に示すバッテリシステムを搭載した車両ＨＶは、車両本体９０と、車両本体９０を走行させるエンジン９６及び走行用のモータ９３と、モータ９３に電力を供給するバッテリシステム１００と、バッテリシステム１００の電池を充電する発電機９４と、モータ９３とエンジン９６で駆動されて車両本体９０を走行させる車輪９７とを備えている。バッテリシステム１００は、ＤＣ／ＡＣインバータ９５を介してモータ９３と発電機９４に接続している。車両ＨＶは、バッテリシステム１００の電池を充放電しながらモータ９３とエンジン９６の両方で走行する。モータ９３は、エンジン効率の悪い領域、例えば加速時や低速走行時に駆動されて車両を走行させる。モータ９３は、バッテリシステム１００から電力が供給されて駆動する。発電機９４は、エンジン９６で駆動され、あるいは車両にブレーキをかけるときの回生制動で駆動されて、バッテリシステム１００の電池を充電する。

【0064】

（電気自動車用バッテリシステム）
また、図１９に、モータのみで走行する電気自動車にバッテリシステムを搭載する例を示す。この図に示すバッテリシステムを搭載した車両ＥＶは、車両本体９０と、車両本体９０を走行させる走行用のモータ９３と、このモータ９３に電力を供給するバッテリシステム１００と、このバッテリシステム１００の電池を充電する発電機９４、モータ９３で駆動されて車両本体９０を走行させる車輪９７とを備えている。モータ９３は、バッテリシステム１００から電力が供給されて駆動する。発電機９４は、車両ＥＶを回生制動する時のエネルギーで駆動されて、バッテリシステム１００の電池を充電する。

【0065】

（蓄電用バッテリシステム）
さらに、本発明はバッテリシステムの用途を電動車両に搭載するバッテリシステムには特定せず、たとえば、太陽光発電、風力発電などの自然エネルギーを蓄電する蓄電装置用のバッテリシステムとして使用でき、また深夜電力を蓄電する蓄電装置用のバッテリシステムのように、大電力を蓄電する全ての用途に使用できる。例えば家庭用、工場用の電源として、太陽光や深夜電力等で充電し、必要時に放電する電源システム、あるいは日中の太陽光を充電して夜間に放電する街路灯用の電源や、停電時に駆動する信号機用のバックアップ電源等にも利用できる。このような例を図２０に示す。なお、図２０に示す蓄電装置としての使用例では、所望の電力を得るために、上述したバッテリシステムを直列や並列に多数接続して、さらに必要な制御回路を付加した大容量、高出力の蓄電装置８０を構築した例として説明する。

【0066】

図２０に示す蓄電装置８０は、複数のバッテリシステム１００をユニット状に接続して電源ユニット８２を構成している。各バッテリシステム１００は、複数の角形電池セルが直列及び／又は並列に接続されている。各バッテリシステム１００は、電源コントローラ８４により制御される。この蓄電装置８０は、電源ユニット８２を充電用電源ＣＰで充電した後、負荷ＬＤを駆動する。このため蓄電装置８０は、充電モードと放電モードを備える。負荷ＬＤと充電用電源ＣＰはそれぞれ、放電スイッチＤＳ及び充電スイッチＣＳを介して蓄電装置８０と接続されている。放電スイッチＤＳ及び充電スイッチＣＳのＯＮ／ＯＦＦは、蓄電装置８０の電源コントローラ８４によって切り替えられる。充電モードにおいては、電源コントローラ８４は充電スイッチＣＳをＯＮに、放電スイッチＤＳをＯＦＦに切り替えて、充電用電源ＣＰから蓄電装置８０への充電を許可する。また充電が完了し満充電になると、あるいは所定値以上の容量が充電された状態で負荷ＬＤからの要求に応じて、電源コントローラ８４は充電スイッチＣＳをＯＦＦに、放電スイッチＤＳをＯＮにして放電モードに切り替え、蓄電装置８０から負荷ＬＤへの放電を許可する。また、必要に応じて、充電スイッチＣＳをＯＮに、放電スイッチＤＳをＯＮにして、負荷ＬＤの電力供給と、蓄電装置８０への充電を同時に行うこともできる。

【0067】

蓄電装置８０で駆動される負荷ＬＤは、放電スイッチＤＳを介して蓄電装置８０と接続されている。蓄電装置８０の放電モードにおいては、電源コントローラ８４が放電スイッチＤＳをＯＮに切り替えて、負荷ＬＤに接続し、蓄電装置８０からの電力で負荷ＬＤを駆動する。放電スイッチＤＳはＦＥＴ等のスイッチング素子が利用できる。放電スイッチＤＳのＯＮ／ＯＦＦは、蓄電装置８０の電源コントローラ８４によって制御される。また電源コントローラ８４は、外部機器と通信するための通信インターフェースを備えている。図２０の例では、ＵＡＲＴやＲＳ－２３２Ｃ等の既存の通信プロトコルに従い、ホスト機器ＨＴと接続されている。また必要に応じて、電源システムに対してユーザが操作を行うためのユーザインターフェースを設けることもできる。

【0068】

各バッテリシステム１００は、信号端子と電源端子を備える。信号端子は、入出力端子ＤＩと、異常出力端子ＤＡと、接続端子ＤＯとを含む。入出力端子ＤＩは、他のバッテリシステム１００や電源コントローラ８４からの信号を入出力するための端子であり、接続端子ＤＯは他のバッテリシステム１００に対して信号を入出力するための端子である。また異常出力端子ＤＡは、バッテリシステム１００の異常を外部に出力するための端子である。さらに電源端子は、バッテリシステム１００同士を直列、並列に接続するための端子である。また電源ユニット８２は、並列接続スイッチ８５を介して出力ラインＯＬに接続されて互いに並列に接続されている。

【産業上の利用可能性】

【0069】

本発明に係るバッテリシステムとこれを備える電動車両及び蓄電装置は、ＥＶ走行モードとＨＥＶ走行モードとを切り替え可能なプラグイン式ハイブリッド電気自動車やハイブリッド式電気自動車、電気自動車等のバッテリシステムとして好適に利用できる。またコンピュータサーバのラックに搭載可能なバックアップ電源、携帯電話等の無線基地局用のバックアップ電源、家庭内用、工場用の蓄電用電源、街路灯の電源等、太陽電池と組み合わせた蓄電装置、信号機等のバックアップ電源用等の用途にも適宜利用できる。

【符号の説明】

【0070】

１００…バッテリシステム、１…角形電池セル、２…電池ブロック、３…エンドプレート、４…バインドバー、５…バスバー、５Ｘ…並列接続のバスバー、５Ｙ…直列接続のバスバー、５Ｗ…弱いバスバー、７…絶縁プレート、８…蓋プレート、１０…並列電池ユニット、１１…外装缶、１２…封口板、１２Ａ…突出部、１３…電極端子、１３ａ…平板部、１４…排出弁、１５…排出口、１６…絶縁材、１７…スリット、１８…集電部材、１９…セパレータ、２１…プレート部、２２…押圧部、２３…貫通孔、２４…突出部、２５…湾曲凹部、２６…通過部、２８…連結部、３０…電流遮断機構、３１…ＣＩＤ、８０…蓄電装置、８２…電源ユニット、８４…電源コントローラ、８５…並列接続スイッチ、９０…車両本体、９３…モータ、９４…発電機、９５…ＤＣ／ＡＣインバータ、９６…エンジン、９７…車輪、ＥＶ…車両、ＨＶ…車両、ＬＤ…負荷、ＣＰ…充電用電源、ＤＳ…放電スイッチ、ＣＳ…充電スイッチ、ＯＬ…出力ライン、ＨＴ…ホスト機器、ＤＩ…入出力端子、ＤＡ…異常出力端子、ＤＯ…接続端子

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】