(57)【要約】  絶縁性を保持しつつ放熱性を向上させた電池モジュールを提供すること。  本技術に係る電池モジュールは、複数の電池を収容する電池収容部を有し、電池収容部に収容された複数の電池間を接続タブで接続した電池ユニットと、電池ユニットを収容する外装体と、外装体および電池ユニットの間に配置された絶縁体と、を備え、絶縁体は外装体および電池ユニットと接触し、外装体と電池ユニットとは絶縁体を挟んで近接している。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の電池を収容する電池収容部を有し、該電池収容部に収容された複数の電池間を接続タブで接続した電池ユニットと、
該電池ユニットを収容する外装体と、
該外装体および該電池ユニットの間に配置された絶縁体と、を備え、
該絶縁体は該外装体および該電池ユニットと接触し、該外装体と該電池ユニットとは該絶縁体を挟んで近接している、電池モジュール。
【請求項２】
前記外装体と前記電池ユニットとの間の近接距離は、０．４ｍｍ〜０．８ｍｍである、請求項１に記載の電池モジュール。
【請求項３】
前記絶縁体は、前記接続タブの全面に配置されている、請求項１または請求項２に記載の電池モジュール。
【請求項４】
前記絶縁体は、前記電池ユニットの上面および下面に配置されている、請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の電池モジュール。
【請求項５】
前記外装体は、前記電池ユニットの上面を覆う上部外装体と前記電池ユニットの下面を覆う下部外装体とを有する、請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の電池モジュール。
【請求項６】
前記外装体の端部は、前記電池ユニットの方向に折り曲げられている、請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の電池モジュール。
【請求項７】
前記電池収容部および前記接続タブは、絶縁板が配置された方向に突起を設けない、請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の電池モジュール。
【請求項８】
前記接続タブの端部には、電池収容部の凹部に勘合される、電池収容部側へ突起したＬ字曲げ部が形成されている、請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の電池モジュール。
【請求項９】
前記外装体の内面は、前記絶縁体と接触する方向に湾曲している、請求項１から請求項８のいずれか一項に記載の電池モジュール。
【請求項１０】
前記絶縁体は、前記電池ユニットに接着またはネジ止めされている、請求項１から請求項９のいずれか一項に記載の電池モジュール。
【請求項１１】
前記電池収容部には、電極から発生した高温ガスを誘導する１または複数の誘導溝が設けられている、請求項１から請求項１０のいずれか一項に記載の電池モジュール。
【請求項１２】
前記電池収容部には、前記誘導溝を通った高温ガスを外部へ排出するガス排出穴が設けられている、請求項１１に記載の電池モジュール。
【請求項１３】
前記ガス排出穴は、電池ユニットの厚み方向中央部に形成されている、請求項１２に記載の電池モジュール。
【請求項１４】
前記ガス排出穴は、断面形状が半円形状である、請求項１２または請求項１３に記載の電池モジュール。
【請求項１５】
請求項１から請求項１４のいずれか一項に記載の電池モジュールを有する蓄電装置と、
該電池モジュールから入力された電力を所望の電力に変換する電力変換装置と、
該電池モジュールからの該電力変換装置に対する電力供給を制御する制御装置と、
該蓄電装置、該電力変換装置および該制御装置を収容するコンテナと、を備える、コンテナ型蓄電システム。
【請求項１６】
請求項１から請求項１４のいずれか一項に記載の電池モジュールと、
該電池モジュールから電力の供給を受けて車両の駆動力に変換する駆動力変換装置と、
該駆動力に応じて駆動する駆動部と、
車両制御装置と、を備える、車両。
【請求項１７】
請求項１から請求項１４のいずれか一項に記載の電池モジュールを有する蓄電装置と、
該電池モジュールから電力が供給される電力消費装置と、
該電池モジュールからの該電力消費装置に対する電力供給を制御する制御装置と、該電池モジュールを充電する発電装置と、を備える、蓄電システム。
【請求項１８】
請求項１から請求項１４のいずれか一項に記載の電池モジュールと、
該電池モジュールから電力が供給される可動部と、を備える、電動工具。
【請求項１９】
請求項１から請求項１４のいずれか一項に記載の電池モジュールを備え、
該電池モジュールから電力の供給を受ける、電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本技術は、コンテナ型蓄電システム、車両、蓄電システム、電動工具および電子機器などに適用可能な電池モジュールに関する。より詳しくは、複数の電池が収容された電池ユニットを収容する外装体を備えた電池モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、エンジンおよびモータを駆動原とするハイブリッド機器やモータを駆動原とする機器の電源として、リチウムイオン電池などが収容された電池モジュールの需要が増えてきている。電池モジュールは、リチウムイオン電池などの電池、この電池が複数個保持される電池ホルダからなる一または複数の電池ブロック、および回路基板等の部品等が、例えばプラスチック製の外装ケースに収容されることで形成される。また、電池モジュールには、例えば端子形状の出力が設けられている。この電池モジュールは、例えば、ノート型ＰＣなどの電子機器、アシスト自転車、電動バイク、電動車椅子、電動三輪車、電動カート、および電動工具等の屋外で使用される種々の電気機器の電源として使用することができる。同時にこれらの用途に合わせた使用環境に対して、高出力、長寿命で使用可能な電池パックの要求も高まっている。【０００３】
このような状況により、電池モジュールは、高出力を発生するシステムが前提になるため、電池からの発熱による電池の性能劣化に対する放熱対策が必要となる。さらに、電池を収納する外装体が金属製の場合には、電池と外装体との間でショートが発生するおそれがあるため、絶縁対策も要求される。【０００４】
絶縁性および放熱性を有する電池パックとしては、例えば、特許文献１には、電源出力端子を有する主収納ケースと、前記主収納ケース内に収納される少なくとも一つのサブモジュールと、前記主収納ケース内に収納され、前記単位電池の充電および放電の少なくともいずれかを制御する制御部とを備え、前記サブモジュールは、それぞれが複数の単位電池からなる電池ブロックが端子部が露出しないように、副収納ケース内に２個以上収納され、前記電池ブロック同士が電気的接続部材によって接続されている電池ユニット、が開示されている。【０００５】
また、例えば、特許文献２には、電池内部で発生したガスを排出する開放部を有する複数の素電池と、前記複数の素電池を収納する複数の電池収納部を有する伝熱部材と、前記複数の素電池の第一極および第二極にそれぞれ配置した前記素電池を電気的接続する第一極および第二極用接続体を備え、前記伝熱部材は、前記複数の電池収納部の間に前記電池収納部と略並行な第１の貫通孔を設け、前記第一極および第二極用接続体には、前記伝熱部材の貫通孔に連通する第２および第３の貫通孔を設けた電池モジュール、が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１５−０５３２７６号公報
【特許文献２】特開２０１４−１９７４５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１および２で提案された技術では、絶縁性を有しつつ放熱性のさらなる向上が図れないおそれがある。【０００８】
そこで、本技術では、このような状況に鑑みてなされたものであり、絶縁性を保持しつつ放熱性を向上させた電池モジュールを提供することを主目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本技術は、複数の電池を収容する電池収容部を有し、電池収容部に収容された複数の電池間を接続タブで接続した電池ユニットと、電池ユニットを収容する外装体と、外装体および電池ユニットの間に配置された絶縁体と、を備え、絶縁体は外装体および電池ユニットと接触し、外装体と電池ユニットとは絶縁体を挟んで近接している電池モジュールを提供する。【００１０】
また、本技術は、本技術に係る電池モジュールを有する蓄電装置と、電池モジュールから入力された電力を所望の電力に変換する電力変換装置と、電池モジュールからの電力変換装置に対する電力供給を制御する制御装置と、蓄電装置、電力変換装置および制御装置を収容するコンテナと、を備えるコンテナ型蓄電システムを提供する。【００１１】
さらに、本技術は、本技術に係る電池モジュールから電力の供給を受けて車両の駆動力に変換する駆動力変換装置と、駆動力に応じて駆動する駆動部と、車両制御装置と、を備える車両を提供する。また、本技術は、本技術に係る電池モジュールを有する蓄電装置と、電池モジュールから電力が供給される電力消費装置と、電池モジュールからの電力消費装置に対する電力供給を制御する制御装置と、電池モジュールを充電する発電装置と、を備える蓄電システムを提供する。また、本技術は、本技術に係る電池モジュールと、電池モジュールから電力が供給される可動部と、を備える電動工具を提供する。また、本技術に係る電池モジュールを備え、電池モジュールから電力の供給を受ける電子機器を提供する。
【発明の効果】
【００１２】
本技術によれば、絶縁性を保持しつつ放熱性を向上させた電池モジュールを提供することができる。なお、ここに記載された効果は、必ずしも限定されるものではなく、本開示中に記載されたいずれかの効果、または、それらと異質な効果であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本技術に係る第１実施形態の電池モジュールの構成例を示す分解斜視図である。
【図２】図１に示す電池ユニットの構成例を示す斜視図である。
【図３】図２に示す電池ユニットの一部分の構成例を示す部分拡大図である。
【図４】図２に示す電池ユニットの表面のガス抜き構造例を示す部分平面図である。
【図５】図４に示す電池ユニットの線分Ａ−Ａの断面模式図である。
【図６】図４に示す電池ユニットの表面を示す部分拡大平面図である。
【図７】図６に示す電池ユニットの線分Ａ−Ａの拡大断面模式図である。
【図８】ガス抜き構造を有さない電池モジュールを説明するための断面模式図である。
【図９】図２に示す電池ユニットのガス抜き構造例を示す模式図である。
【図１０】図１に示す電池モジュールのガス抜き方法例を示す模式図である。
【図１１】本技術に係る第２実施形態のコンテナ蓄電システムの構成例を示す斜視図である。
【図１２】本技術に係る第３実施形態の車両の構成例を示す斜視図である。
【図１３】本技術に係る第４実施形態の蓄電システムの構成例を示す斜視図である。
【図１４】本技術に係る第５実施形態の電動工具の構成例を示すブロック図である。
【図１５】本技術に係る第６実施形態の電子機器の構成例を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本技術を実施するための好適な形態について図面を参照しながら説明する。以下に説明する実施形態は、いずれの実施形態を組み合わせることもできる。本技術の代表的な実施形態の一例を示したものであり、これにより本技術の範囲が狭く解釈されることはない。また、以下に説明する実施形態は、いずれかの一または複数の実施形態を組み合わせることもできる。なお、図面については、同一または同等の要素あるいは部材には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
【００１５】
説明は以下の順序で行う。
１．第１実施形態（電池モジュールの構成例）
（１−１）電池モジュールの構成例
（１−２）電池ユニットの構成例
（１−３）電池ユニットのガス抜き構造例
（１−４）電池モジュールのガス抜き方法例
（１−５）外装体と電池ユニットとの間の距離の実験結果
２．第２実施形態（コンテナ蓄電システムの構成例）
３．第３実施形態（車両の構成例）
４．第４実施形態（蓄電システムの構成例）
５．第５実施形態（電動工具の構成例）
６．第６実施形態（電子機器の構成例）
【００１６】
＜１．第１実施形態（電池モジュールの構成例）＞
図１から図１０を用いて、本技術に係る第１実施形態の電池モジュールについて説明する。本実施形態では、一例として、円筒型のリチウムイオン二次電池を収容する電池モジュールを用いて説明する。
【００１７】
（１−１）電池モジュールの構成例
図１に示すように、本実施形態の電池モジュール１は、上部外装ケース２と、上部絶縁体３と、電池ユニット４と、下部絶縁体５と、下部外装ケース６と、を備えている。上部外装ケース２および下部外装ケース６で電池ユニット４を収容する外装体を形成している。
【００１８】
上部外装ケース２および下部外装ケース６は、例えば、アルミニウムや鉄などの金属で形成された筐体である。上部外装ケース２および下部外装ケース６は、それぞれ略矩形の板状に形成され、上部絶縁体３および下部絶縁体５を介して上下方向から電池ユニット４の表面（上面）および裏面（下面）を覆っている。また、上部外装ケース２および下部外装ケース６の端部には、互いに向かい合う電池ユニット４側の方向に折り曲げられた屈曲部７および８が形成されている。なお、上部外装ケース２および下部外装ケース６の内面は、それぞれ上部絶縁体３および下部絶縁体５と接触する方向に湾曲していてもよい。このような形状により、上部外装ケース２および下部外装ケース６は、電池ユニット４との密着性を高めることができる。
【００１９】
上部絶縁体３は、略矩形の板状に形成され、上部外装ケース２および電池ユニット４の表面の間にそれらと接触して配置されている。同様に、下部絶縁体５は、略矩形の板状に形成され、電池ユニット４の裏面および下部外装ケース６の間にそれらと接触して配置されている。上部絶縁体３および下部絶縁体５には、例えば、ポリカーボネートなどの絶縁材を使用することができる。また、上部絶縁体３および下部絶縁体５は、例えば、電池ユニット４の表面および裏面の接続タブの全面を切れ目なく一体に覆って配置され、電池ユニット４に両面粘着テープなどで接着またはネジ止めして固定されている。
【００２０】
上部外装ケース２および下部外装ケース６と電池ユニット４とは、上部絶縁体３および下部絶縁体５を挟んで近接している。上部外装ケース２および下部外装ケース６と電池ユニット４との間の近接距離は、０．４ｍｍ〜０．８ｍｍであることが好ましい。一方、上部外装ケース２および下部外装ケース６と、上部絶縁体３および下部絶縁体５とは、それぞれ密着して固定されている。これらの構成により、電池モジュール１は、上部外装ケース２および下部外装ケース６と電池ユニット４の接続タブとの距離を最小限にすることにより、絶縁性を保持しつつ熱抵抗を減らして放熱性を最大限に向上させることができる。
【００２１】
（１−２）電池ユニットの構成例
図２および図３を用いて、本実施形態の電池ユニット４の構成の一例について説明する。図２は、本実施形態の電池ユニット４の構成例を示す斜視図である。図３は、図２に示す電池ユニット４の一部分である円Ａ内の構成例を示す部分拡大図である。
【００２２】
図２に示すように、本実施形態の電池ユニット４は、複数の電池２１を収容する電池収容部２２を有し、電池収容部２２に収容された複数の電池２１間を接続タブ２３で接続している。電池ユニット４には、表面側が正極２１ａの電池２１と表面側が負極２１ｂの電池２１とが、それぞれ正極側電池収容部２２ａと負極側電池収容部２２ｂとに収容されて、列ごとに交互に配列されている。
【００２３】
図２および図３に示すように、電池収容部２２および接続タブ２３は、電池ユニット４の表面において上部絶縁体３が配置された方向に突起を設けていない。同様に、電池収容部２２および接続タブ２３は、電池ユニット４の裏面において下部絶縁体５が配置された方向に突起を設けていない。また、図３に示すように、接続タブ２３の端部には、電池収容部２２の凹部に勘合される、電池収容部２２側へ突起したＬ字曲げ部２４が形成されている。
【００２４】
上記構成により、本実施形態の電池モジュール１は、接続タブ２３のＬ字曲げ部２４で接続タブ２３の位置決めを行うことで、接続タブ２３の表面をフラットにしている。これにより、電池モジュール１は、上部外装ケース２および下部外装ケース６と接続タブ２３との距離を最小限にして、熱抵抗を最小限化できるため、高い放熱効果を実現することができる。
【００２５】
（１−３）電池ユニットのガス抜き構造例
図４から図９を用いて、本実施形態の電池モジュール１の電池ユニット４に設けられたガス抜き構造の一例について説明する。図４は、電池ユニット４の表面のガス抜き構造例を示す部分平面図である。図５は、電池ユニット４の線分Ａ−Ａの断面を示す断面模式図である。図６は、電池ユニット４の表面を示す部分拡大平面図である。図７は、電池ユニット４の線分Ａ−Ａの拡大断面模式図である。図８は、ガス抜き構造を有さない電池モジュールを説明するための断面模式図である。図９Ａは、電池ユニット４のガス抜き構造例を示す平面模式図である。図９Ｂは、電池ユニット４のガス抜き構造例を示す断面模式図である。
【００２６】
図４および図６に示すように、電池ユニット４の電池収容部２２には、一例として、正極側電池収容部２２ａに、正極側の電極から発生した高温ガスを誘導する１または複数の誘導溝２５が設けられている。誘導溝２５は、平面形状が円形形状の正極側電池収容部２２ａの円周から接続タブ２３の平面方向に延在した先端が略半円の棒形状に形成されている。本実施形態では、各正極側電池収容部２２ａの誘導溝２５は、接続タブ２３の平面上の同一方向に延在している。さらに、図５および図７に示すように、誘導溝２５は、先端の略半円部分から電池２１の立設方向に延在している。すなわち、誘導溝２５は、その断面形状が、電池２１の正極面および側面に接したＬ字形状に形成されている。なお、負極側の電極から発生した高温ガスを誘導する場合は、誘導溝を負極側電池収容部に設けることができる。
【００２７】
ここで、図８に示すように、電池２１を収容する電池収容部３１にガス抜き構造が形成されていない場合、上部外装ケース２と接続タブ２３との距離を最小限にすると、電池２１が異常発熱して電池２１内部から高温ガスが噴出した際に、その高温ガスを外部に逃がすのが難しくなる。これにより、高温ガスが圧縮してしまい、より高温になって熱が他の電池２１に伝播し、プロパゲーションが起こるおそれがある。
【００２８】
そこで、図９Ａに示すように、本実施形態の正極側電池収容部２２ａには、電池２１の正極２１ａ側から発生した高温ガスを外部へ放出するための誘導溝２５を設けられている。さらに、図９Ｂに示すように、本実施形態の電池収容部２２には、誘導溝２５に連通し、誘導溝２５を通った高温ガスを外部へ排出するガス排出穴４１が設けられている。ガス排出穴４１は、電池ユニット４の厚み方向中央部に形成されている。ガス排出穴４１は、断面形状を半円形状に形成することができる。
【００２９】
上述の通り、本実施形態の電池モジュール１は、電池収容部２２に誘導溝２５およびガス排出穴４１を設けたことにより、電池２１内部から発生した高温ガスを上部外装ケース２および下部外装ケース６の隙間の電池モジュール１の空間に抜けやすくすることができる。その結果、電池モジュール１は、絶縁性および放熱性を確保しつつ、安全性も向上させることができる。
【００３０】
（１−４）電池モジュールのガス抜き方法例
図１０を用いて、本実施形態の電池モジュール１のガス抜き方法の一例について説明する。図１０Ａは、ガス抜き前の電池モジュール１を示す断面模式図である。図１０Ｂは、ガス抜き中の電池モジュール１内を通るガスの様子を示す模式図である。
【００３１】
まず、電池モジュール１の使用中に電池２１が異常発熱すると、電池２１内部で高温ガスが発生し、正極２１ａ側からその高温ガスが噴出する場合がある。この場合、噴出した高温ガスは、正極２１ａ側から正極側電池収容部２２ａに形成された誘導溝２５を通って、誘導溝２５の平面方向先端まで誘導される。
【００３２】
次に、誘導溝２５の平面方向先端まで誘導された高温ガスは、さらに、そこから電池２１の立設下方向に延在している誘導溝２５を通って、電池ユニット４の厚み方向中央部に形成されているガス排出穴４１まで誘導される。
【００３３】
そして、ガス排出穴４１まで誘導された高温ガスは、そこからガス排出穴４１を通って、電池モジュール１の空間および電池モジュール１の外部へ排出される。
【００３４】
以上のように、本実施形態の電池モジュール１は、上部外装ケース２および下部外装ケース６と電池ユニット４との間に薄い上部絶縁体３および下部絶縁体５を両面粘着テープ等で密着配置させることにより、絶縁性を確保しつつ、接続タブ２３と金属性の上部外装ケース２および下部外装ケース６とを近接させることで、熱抵抗を最小限化し、電池２１から上部外装ケース２および下部外装ケース６への放熱効果を高めることができる。
【００３５】
また、電池モジュール１は、上部外装ケース２および下部外装ケース６に、上部絶縁体３および下部絶縁体５と接続タブ２３とが密着して接することで、電池モジュール１内での電池２１の位置固定を高めることができる。また、電池モジュール１は、接続タブ２３を電池収容部２２の所定位置に設けた溝穴に沿った形状とすることで、電池２１と接続タブ２３の位置決めをし易くすることができる。なお、電池モジュール１は、電池２１の内部短絡が発生した場合に、電池２１間の接続タブ２３が、大電流ヒューズの役割を果たす構成となっているので、その周囲の電池２１への異常伝播を防ぐこともできる。さらに、電池モジュール１は、図２において、電池ユニット４の表面の左右方向中央の中心線に対して、接続タブ２３が線対称に左右に１枚ずつ配置されている。この構成により、電池モジュール１は、上記中心線に対して接続タブ２３が左右対称となるため、組み付け間違いを防ぐことができ、製造時の取り扱いを容易にすることができる。
【００３６】
（１−５）外装体と電池ユニットとの間の距離の実験結果
次に、表１を用いて、電池モジュール１の外装体２および６と電池ユニット４との間の好適な距離についての実験方法および実験結果について説明する。下記の表１は、外装体２および６と電池ユニット４との間の距離（絶縁体３および５の厚み）を０．４ｍｍ〜２．０ｍｍで変化させたときの電池モジュール１内の電池２１の温度上昇を測定した実験１から５を示している。なお、電池２１の温度上昇は、複数個の電池２１のうち、最大となった電池２１の温度を測定している。実験１から実験５では、放電条件を４℃で連続放電し、電池モジュール１の周囲の温度を４５℃に設定している。ここで、温度上昇値は、一例として、（電池モジュール１の温度−雰囲気温度４５℃）で求めることができる。表１において、「判定」とは、温度上昇値が３０℃以下の場合を「ＯＫ」とし、温度上昇値が３０℃を上回った場合を「ＮＧ」として示したものである。温度上昇値が３０℃を上回ると電池モジュール１の温度が７５℃を超え、電池２１の寿命が著しく低下するおそれがあるためである。
【００３７】
【表１】
2019013029.tif 000003
【００３８】
以上の実験結果より、電池モジュール１の放熱性を向上させ、電池２１の寿命の低下を抑制するためには、電池２１の温度上昇は３０℃までに抑える必要があることが分かった。このことから、外装体２および６と電池ユニット４との間の距離は、０．４ｍｍ〜０．８ｍｍの範囲が好適であることが分かった。
【００３９】
＜２．第２実施形態（コンテナ蓄電システムの構成例）＞
本技術に係る第２実施形態のコンテナ蓄電システムは、本技術に係る第１実施形態の電池モジュールを有する蓄電装置と、電池モジュールから入力された電力を所望の電力に変換する電力変換装置と、電池モジュールからの電力変換装置に対する電力供給を制御する制御装置と、蓄電装置、電力変換装置および制御装置を収容するコンテナと、を備えるコンテナ型蓄電システムである。本技術に係る第２実施形態のコンテナ蓄電システムは、優れたメンテナンス性や優れた信頼性を有する本技術に係る第１実施形態の電池モジュールを備えているので、メンテナンス性能や電力貯蔵の信頼性の向上につながる。
【００４０】
以下に、本技術に係る第２実施形態のコンテナ蓄電システムの一例について、図１１を参照しながら説明する。図１１は、略直方体形状のコンテナ型蓄電システム１１０の長手方向の分割線で２分割した内部構造を示している。
【００４１】
図１１に示すように、コンテナ型蓄電システム１１０は、導電性のコンテナ１１１と、直流入出力盤１１２と、交流直流変換装置ＩＮＶと、ストリングＳＴ１〜ＳＴ１４と、を備えている。
【００４２】
コンテナ１１１は、一例として、４０フィートの長さを有する金属製の箱である。コンテナ型蓄電システム１１０の内部には、幅方向中央に人の歩ける程度の幅の長手方向に延在した通路が形成されている。コンテナ１１１の天井部には、配線ダクトが設けられている。この配線ダクト内には、直流電力配線Ｌｐおよび通信配線Ｌｃ等が通されている。コンテナ１１１は、接地手段ＬＥ１を通じて大地に接続されている。
【００４３】
交流直流変換装置ＩＮＶおよび直流入出力盤１１２は、コンテナ１１１内に収納されている。交流直流変換装置ＩＮＶは、例えば、電池モジュール１から入力された電力を所望の電力に変換する電力変換装置である。直流入出力盤１１２は、交流直流変換装置ＩＮＶおよび直流入出力盤１１２は、コンテナ１１１と電気的に接続され、コンテナ１１１を通じて接地されている。
【００４４】
ストリングＳＴ１〜ＳＴ１４は、蓄電モジュールＭを複数積み重ね、コンテナ１１１の長手方向に並列に分割して配列されている。図１１の奥側にはストリングＳＴ１〜ＳＴ７が設けられており、手前側にはストリングＳＴ８〜ＳＴ１４が設けられている。一つのストリングＳＴは、金属製の電池ラックに対して電池管理ユニットＢＭＵと１６個（２列×８段）の蓄電モジュールＭとが収納されて構成されている。複数の電池ラック同士は、機械的かつ電気的に連結可能に配置されている。各ストリングＳＴの蓄電モジュールＭは、各電池ラックの棚板に載置され、その接地箇所が棚板と電気的に接続されている。各電池ラックは、コンテナ１１１と電気的に接続され、コンテナ１１１を通じて接地されている。
【００４５】
各ストリングＳＴに収容された蓄電モジュールＭ１〜Ｍ１６は、互いに直列接続され、電池管理ユニットＢＭＵに直列接続の正極端子側および負極端子側が接続されている。電池管理ユニットＢＭＵと交流直流変換装置ＩＮＶ（パワーコンディショナーＰＣＳ）との間は、直流電力配線Ｌｐによって接続されている。さらに、蓄電モジュールＭ１〜Ｍ１６の通信端子が順次接続され、電池管理ユニットＢＭＵの通信端子に接続されている。電池管理ユニットＢＭＵとシステムコントローラＳＹＳとの間は、通信配線Ｌｃによって接続されている。なお、図示されていないが、コンテナ１１１には、複数のストリングＳＴの通信配線Ｌｃをまとめるための集線装置ＨＵＢが収容されている。
【００４６】
＜３．第３実施形態（車両の構成例）＞
本技術に係る第３実施形態の車両は、本技術に係る第１実施形態の電池モジュールと、電池モジュールから電力の供給を受けて車両の駆動力に変換する駆動力変換装置と、駆動力に応じて駆動する駆動部と、車両制御装置と、を備える車両である。本技術に係る第３実施形態の車両は、優れたメンテナンス性や優れた信頼性を有する本技術に係る第１実施形態の電池モジュールを備えているので、メンテナンス性能や車両の信頼性の向上につながる。
【００４７】
以下に、本技術に係る第３実施形態の車両について、図１２を参照しながら説明する。
【００４８】
図１２に、本技術が適用されるシリーズハイブリッドシステムを採用するハイブリッド車両の構成の一例を概略的に示す。シリーズハイブリッドシステムはエンジンで動かす発電機で発電された電力、あるいはそれをバッテリに一旦貯めておいた電力を用いて、電力駆動力変換装置で走行する車である。
【００４９】
このハイブリッド車両７２００には、エンジン７２０１、発電機７２０２、電力駆動力変換装置７２０３、駆動輪７２０４ａ、駆動輪７２０４ｂ、車輪７２０５ａ、車輪７２０５ｂ、バッテリ７２０８、車両制御装置７２０９、各種センサ７２１０、充電口７２１１が搭載されている。バッテリ７２０８に対して、蓄電装置（不図示）が適用される。
【００５０】
ハイブリッド車両７２００は、電力駆動力変換装置７２０３を動力源として走行する。電力駆動力変換装置７２０３の一例は、モータである。バッテリ７２０８の電力によって電力駆動力変換装置７２０３が作動し、この電力駆動力変換装置７２０３の回転力が駆動輪７２０４ａ、７２０４ｂに伝達される。なお、必要な個所に直流−交流（ＤＣ−ＡＣ）あるいは逆変換（ＡＣ−ＤＣ変換）を用いることによって、電力駆動力変換装置７２０３が交流モータでも直流モータでも適用可能である。各種センサ７２１０は、車両制御装置７２０９を介してエンジン回転数を制御したり、図示しないスロットルバルブの開度（スロットル開度）を制御したりする。各種センサ７２１０には、速度センサ、加速度センサ、エンジン回転数センサなどが含まれる。
【００５１】
エンジン７２０１の回転力は発電機７２０２に伝えられ、その回転力によって発電機７２０２により生成された電力をバッテリ７２０８に蓄積することが可能である。
【００５２】
図示しない制動機構によりハイブリッド車両が減速すると、その減速時の抵抗力が電力駆動力変換装置７２０３に回転力として加わり、この回転力によって電力駆動力変換装置７２０３により生成された回生電力がバッテリ７２０８に蓄積される。
【００５３】
バッテリ７２０８は、ハイブリッド車両の外部の電源に接続されることで、その外部電源から充電口２１１を入力口として電力供給を受け、受けた電力を蓄積することも可能である。
【００５４】
図示しないが、二次電池に関する情報に基づいて車両制御に関する情報処理を行なう情報処理装置を備えていても良い。このような情報処理装置としては、例えば、電池の残量に関する情報に基づき、電池残量表示を行う情報処理装置などがある。
【００５５】
なお、以上は、エンジンで動かす発電機で発電された電力、或いはそれをバッテリに一旦貯めておいた電力を用いて、モータで走行するシリーズハイブリッド車を例として説明した。しかしながら、エンジンとモータの出力がいずれも駆動源とし、エンジンのみで走行、モータのみで走行、エンジンとモータ走行という３つの方式を適宜切り替えて使用するパラレルハイブリッド車に対しても本開示は有効に適用可能である。さらに、エンジンを用いず駆動モータのみによる駆動で走行する所謂、電動車両に対しても本技術は有効に適用可能である。
【００５６】
＜４．第４実施形態（蓄電システムの構成例）＞
本技術に係る第４実施形態の蓄電システムは、本技術に係る第１実施形態の電池モジュールを有する蓄電装置と、電池モジュールから電力が供給される電力消費装置と、電池モジュールからの電力消費装置に対する電力供給を制御する制御装置と、電池モジュールを充電する発電装置と、を備える蓄電システムである。本技術に係る第４実施形態の蓄電システムは、優れたメンテナンス性や優れた信頼性を有する本技術に係る第１実施形態の電池モジュールを備えているので、メンテナンス性能や電力貯蔵の信頼性の向上につながる。
【００５７】
以下に、本技術に係る第４実施形態の蓄電システムの一例である住宅用の蓄電システムについて、図１３を参照しながら説明する。
【００５８】
例えば、住宅９００１用の蓄電システム９１００においては、火力発電９００２ａ、原子力発電９００２ｂ、水力発電９００２ｃ等の集中型電力系統９００２から電力網９００９、情報網９０１２、スマートメータ９００７、パワーハブ９００８等を介し、電力が蓄電装置９００３に供給される。これと共に、家庭内発電装置９００４等の独立電源から電力が蓄電装置９００３に供給される。蓄電装置９００３に供給された電力が蓄電される。蓄電装置９００３を使用して、住宅９００１で使用する電力が給電される。住宅９００１に限らずビルに関しても同様の蓄電システムを使用できる。
【００５９】
住宅９００１には、発電装置９００４、電力消費装置９００５、蓄電装置９００３、各装置を制御する制御装置９０１０、スマートメータ９００７、各種情報を取得するセンサ９０１１が設けられている。各装置は、電力網９００９および情報網９０１２によって接続されている。発電装置９００４として、太陽電池、燃料電池等が利用され、発電した電力が電力消費装置９００５および／または蓄電装置９００３に供給される。電力消費装置９００５は、冷蔵庫９００５ａ、空調装置９００５ｂ、テレビジョン受信機９００５ｃ、風呂９００５ｄ等である。さらに、電力消費装置９００５には、電動車両９００６が含まれる。電動車両９００６は、電気自動車９００６ａ、ハイブリッドカー９００６ｂ、電気バイク９００６ｃである。
【００６０】
蓄電装置９００３に対して、上述した本開示のバッテリユニットが適用される。蓄電装置９００３は、二次電池またはキャパシタから構成されている。例えば、リチウムイオン電池によって構成されている。リチウムイオン電池は、定置型であっても、電動車両９００６で使用されるものでも良い。スマートメータ９００７は、商用電力の使用量を測定し、測定された使用量を、電力会社に送信する機能を備えている。電力網９００９は、直流給電、交流給電、非接触給電の何れか一つまたは複数を組み合わせてもよい。
【００６１】
各種のセンサ９０１１は、例えば人感センサ、照度センサ、物体検知センサ、消費電力センサ、振動センサ、接触センサ、温度センサ、赤外線センサ等である。各種センサ９０１１により取得された情報は、制御装置９０１０に送信される。センサ９０１１からの情報によって、気象の状態、人の状態等が把握されて電力消費装置９００５を自動的に制御してエネルギー消費を最小とすることができる。さらに、制御装置９０１０は、住宅９００１に関する情報をインターネットを介して外部の電力会社等に送信することができる。
【００６２】
パワーハブ９００８によって、電力線の分岐、直流交流変換等の処理がなされる。制御装置９０１０と接続される情報網９０１２の通信方式としては、ＵＡＲＴ(Universal Asynchronous Receiver-Transmitter:非同期シリアル通信用送受信回路）等の通信インターフェースを使う方法、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、ＺｉｇＢｅｅ、Ｗｉ−Ｆｉ等の無線通信規格によるセンサ・ネットワークを利用する方法がある。Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）方式は、マルチメディア通信に適用され、一対多接続の通信を行うことができる。ＺｉｇＢｅｅは、ＩＥＥＥ(Institute of Electrical and Electronics Engineers) ８０２．１５．４の物理層を使用するものである。ＩＥＥＥ８０２．１５．４は、ＰＡＮ(Personal Area Network) またはＷ(Wireless)ＰＡＮと呼ばれる短距離無線ネットワーク規格の名称である。
【００６３】
制御装置９０１０は、外部のサーバ９０１３と接続されている。このサーバ９０１３は、住宅９００１、電力会社、サービスプロバイダーの何れかによって管理されていても良い。サーバ９０１３が送受信する情報は、たとえば、消費電力情報、生活パターン情報、電力料金、天気情報、天災情報、電力取引に関する情報である。これらの情報は、家庭内の電力消費装置（たとえばテレビジョン受信機）から送受信しても良いが、家庭外の装置（たとえば、携帯電話機等）から送受信しても良い。これらの情報は、表示機能を持つ機器、たとえば、テレビジョン受信機、携帯電話機、ＰＤＡ(Personal Digital Assistants)等に、表示されてもよい。
【００６４】
各部を制御する制御装置９０１０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）等で構成され、この例では、蓄電装置９００３に格納されている。制御装置９０１０は、蓄電装置９００３、家庭内発電装置９００４、電力消費装置９００５、各種センサ９０１１、サーバ９０１３と情報網９０１２により接続され、例えば、商用電力の使用量と、発電量とを調整する機能を有している。なお、その他にも、電力市場で電力取引を行う機能等を備えていてもよい。
【００６５】
以上のように、電力が火力９００２ａ、原子力９００２ｂ、水力９００２ｃ等の集中型電力系統９００２のみならず、家庭内発電装置９００４（太陽光発電、風力発電）の発電電力を蓄電装置９００３に蓄えることができる。したがって、家庭内発電装置９００４の発電電力が変動しても、外部に送出する電力量を一定にしたり、または、必要なだけ放電したりするといった制御を行うことができる。例えば、太陽光発電で得られた電力を蓄電装置９００３に蓄えると共に、夜間は料金が安い深夜電力を蓄電装置９００３に蓄え、昼間の料金が高い時間帯に蓄電装置９００３によって蓄電した電力を放電して利用するといった使い方もできる。
【００６６】
なお、この例では、制御装置９０１０が蓄電装置９００３内に格納される例を説明したが、スマートメータ９００７内に格納されてもよいし、単独で構成されていてもよい。さらに、蓄電システム９１００は、集合住宅における複数の家庭を対象として用いられてもよいし、複数の戸建て住宅を対象として用いられてもよい。
【００６７】
＜５．第５実施形態（電動工具の構成例）＞
本技術に係る第５実施形態の電動工具は、本技術に係る第１実施形態の電池モジュールと、電池モジュールから電力が供給される可動部と、を備える電動工具である。本技術に係る第５実施形態の電動工具は、優れたメンテナンス性や優れた信頼性を有する本技術に係る第１実施形態の電池モジュールを備えているので、メンテナンス性能や電動工具の信頼性の向上につながる。
【００６８】
以下に、本技術に係る第５実施形態の電動工具について、図１４を参照しながら説明する。
【００６９】
図１４は、電動工具のブロック構成を表している。この電動工具は、例えば、電動ドリルであり、プラスチック材料などにより形成された工具本体９８の内部に、制御部９９と、電源１００とを備えている。この工具本体９８には、例えば、可動部であるドリル部１０１が稼働（回転）可能に取り付けられている。
【００７０】
制御部９９は、電動工具全体の動作（電源１００の使用状態を含む）を制御するものであり、例えば、ＣＰＵなどを含んでいる。電源１００は、１または２以上の固体電池（図示せず）を含んでいる。この制御部９９は、図示しない動作スイッチの操作に応じて、電源１００からドリル部１０１に電力を供給するようになっている。
【００７１】
＜６．第６実施形態（電子機器の構成例）＞
本技術に係る第６実施形態の電子機器は、本技術に係る第１実施形態の電池モジュールを備え、電池モジュールから電力の供給を受ける電子機器である。上述したように、本技術に係る第６実施形態の電子機器は、電池モジュールを駆動用の電源（電力供給源）として各種機能を発揮する機器である。本技術に係る第６実施形態の電子機器は、優れたメンテナンス性や優れた信頼性を有する本技術に係る第１実施形態の電池モジュールを備えているので、メンテナンス性能や電子機器の信頼性の向上につながる。
【００７２】
以下に、本技術に係る第６実施形態の電子機器について、図１５を参照しながら説明する。
【００７３】
本技術の第６実施形態に係る電子機器４００の構成の一例について説明する。電子機器４００は、電子機器本体の電子回路４０１と、電池パック３００とを備える。電池パック３００は、正極端子３３１ａおよび負極端子３３１ｂを介して電子回路４０１に対して電気的に接続されている。電子機器４００は、例えば、ユーザにより電池パック３００を着脱自在な構成を有している。なお、電子機器４００の構成はこれに限定されるものではなく、ユーザにより電池パック３００を電子機器４００から取り外しできないように、電池パック３００が電子機器４００内に内蔵されている構成を有していてもよい。
【００７４】
電池パック３００の充電時には、電池パック３００の正極端子３３１ａ、負極端子３３１ｂがそれぞれ、充電器（図示せず）の正極端子、負極端子に接続される。一方、電池パック３００の放電時（電子機器４００の使用時）には、電池パック３００の正極端子３３１ａ、負極端子３３１ｂがそれぞれ、電子回路４０１の正極端子、負極端子に接続される。
【００７５】
電子機器４００としては、例えば、ノート型パーソナルコンピュータ、タブレット型コンピュータ、携帯電話（例えば、スマートフォンなど）、携帯情報端末（Personal Digital Assistants：ＰＤＡ）、撮像装置（例えば、デジタルスチルカメラ、デジタルビデオカメラなど）、オーディオ機器（例えばポータブルオーディオプレイヤー）、ゲーム機器、コードレスフォン子機、電子書籍、電子辞書、ラジオ、ヘッドホン、ナビゲーションシステム、メモリーカード、ペースメーカー、補聴器、照明機器、玩具、医療機器、ロボットなどが挙げられるが、これに限定されるものではない。具体例として、頭部装着型ディスプレイおよびバンド型電子機器を説明すると、頭部装着型ディスプレイは、画像表示装置、画像表示装置を観察者の頭部に装着するための装着装置、および画像表示装置を装着装置に取り付けるための取付け部材を備え、本技術に係る第１ないし第３実施形態の固体電池を駆動用の電源とした電子機器であり、バンド型電子機器は、バンド状に連結される複数のセグメントと、複数のセグメント内に配置される複数の電子部品と、複数のセグメント内の複数の電子部品を接続し、少なくとも１つのセグメント内に蛇行形状で配置されるフレキシブル回路基板と、を備え、上記電子部品として、本技術に係る第１ないし第３実施形態の固体電池が、上記セグメントに配される源電子機器である。
【００７６】
電子回路４０１は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、周辺ロジック部、インターフェース部および記憶部などを備え、電子機器４００の全体を制御する。
【００７７】
電池パック３００は、組電池３０１と、充放電回路３０２とを備える。組電池３０１は、複数の二次電池３０１ａを直列および／または並列に接続して構成されている。複数の二次電池３０１ａは、例えばｎ並列ｍ直列（ｎ、ｍは正の整数）に接続される。なお、図６では、６つの二次電池３０１ａが２並列３直列（２Ｐ３Ｓ）に接続された例が示されている。二次電池３０１ａとしては、第１の実施形態またはその変形例に係る二次電池が用いられる。
【００７８】
充電時には、充放電回路３０２は、組電池３０１に対する充電を制御する。一方、放電時（すなわち電子機器４００の使用時）には、充放電回路３０２は、電子機器４００に対する放電を制御する。
【００７９】
本技術は、上記各実施形態、各応用例に限定されるものではなく、本技術の要旨を逸脱しない範囲内において変更することが可能である。
【符号の説明】
【００８０】
１  電池モジュール
２  上部外装ケース
３  上部絶縁体
４  電池ユニット
５  下部絶縁体
６  下部外装ケース
７、８  屈曲部
２１  電池
２２、３１  電池収容部
２３  接続タブ
２４  Ｌ字曲げ部
２５  誘導溝
４１  ガス排出穴
１１０  コンテナ型蓄電システム
１１１  コンテナ
１１２  直流入出力盤
【図１】
2019013029.tif 000004
【図２】
2019013029.tif 000005
【図３】
2019013029.tif 000006
【図４】
2019013029.tif 000007
【図５】
2019013029.tif 000008
【図６】
2019013029.tif 000009
【図７】
2019013029.tif 000010
【図８】
2019013029.tif 000011
【図９】
2019013029.tif 000012
【図１０】
2019013029.tif 000013
【図１１】
2019013029.tif 000014
【図１２】
2019013029.tif 000015
【図１３】
2019013029.tif 000016
【図１４】
2019013029.tif 000017
【図１５】
2019013029.tif 000018
【手続補正書】
【提出日】令和1年12月12日(2019.12.12)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の電池を収容する電池収容部を有し、該電池収容部に収容された複数の電池間を接続タブで接続した電池ユニットと、
該電池ユニットを収容する外装体と、
該外装体および該電池ユニットの間に配置された絶縁体と、を備え、
該絶縁体は該外装体および該電池ユニットと接触し、該外装体と該電池ユニットとは該絶縁体を挟んで近接し、
前記電池収容部には、電極から発生した高温ガスを誘導する１または複数の誘導溝が設けられ、
前記誘導溝を通った高温ガスを外部へ排出するガス排出穴が設けられている、、電池モジュール。
【請求項２】
前記外装体と前記電池ユニットとの間の近接距離は、０．４ｍｍ〜０．８ｍｍである、請求項１に記載の電池モジュール。
【請求項３】
前記絶縁体は、前記接続タブの全面に配置されている、請求項１または請求項２に記載の電池モジュール。
【請求項４】
前記絶縁体は、前記電池ユニットの上面および下面に配置されている、請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の電池モジュール。
【請求項５】
前記外装体は、前記電池ユニットの上面を覆う上部外装体と前記電池ユニットの下面を覆う下部外装体とを有する、請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の電池モジュール。
【請求項６】
前記外装体の端部は、前記電池ユニットの方向に折り曲げられている、請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の電池モジュール。
【請求項７】
前記電池収容部および前記接続タブは、前記絶縁体が配置された方向に突起を設けない、請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の電池モジュール。
【請求項８】
前記接続タブの端部には、前記電池収容部の凹部に勘合される、電池収容部側へ突起したＬ字曲げ部が形成されている、請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の電池モジュール。
【請求項９】
前記外装体の内面は、前記絶縁体と接触する方向に湾曲している、請求項１から請求項８のいずれか一項に記載の電池モジュール。
【請求項１０】
前記絶縁体は、前記電池ユニットに接着またはネジ止めされている、請求項１から請求項９のいずれか一項に記載の電池モジュール。
【請求項１１】
前記複数の誘導溝は電池の立設下方向に延在されている、請求項１から請求項１０のいずれか一項に記載の電池モジュール。
【請求項１２】
前記ガス排出穴は、前記電池ユニットの厚み方向中央部に形成されている、請求項１から請求項１１のいずれか一項に記載の電池モジュール。
【請求項１３】
前記ガス排出穴は、断面形状が半円形状である、請求項１から請求項１２のいずれか１項に記載の電池モジュール。
【請求項１４】
請求項１から請求項１３のいずれか一項に記載の電池モジュールを有する蓄電装置と、
該電池モジュールから入力された電力を所望の電力に変換する電力変換装置と、
該電池モジュールからの該電力変換装置に対する電力供給を制御する制御装置と、
該蓄電装置、該電力変換装置および該制御装置を収容するコンテナと、を備える、コンテナ型蓄電システム。
【請求項１５】
請求項１から請求項１３のいずれか一項に記載の電池モジュールと、
該電池モジュールから電力の供給を受けて車両の駆動力に変換する駆動力変換装置と、
該駆動力に応じて駆動する駆動部と、
車両制御装置と、を備える、車両。
【請求項１６】
請求項１から請求項１３のいずれか一項に記載の電池モジュールを有する蓄電装置と、
該電池モジュールから電力が供給される電力消費装置と、
該電池モジュールからの該電力消費装置に対する電力供給を制御する制御装置と、該電池モジュールを充電する発電装置と、を備える、蓄電システム。
【請求項１７】
請求項１から請求項１３のいずれか一項に記載の電池モジュールと、
該電池モジュールから電力が供給される可動部と、を備える、電動工具。
【請求項１８】
請求項１から請求項１３のいずれか一項に記載の電池モジュールを備え、
該電池モジュールから電力の供給を受ける、電子機器。
【国際調査報告】
2019013029.tif 000019
2019013029.tif 000020
2019013029.tif 000021