(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の電池と、
前記複数の電池を電気的に接続する複数の接続部材と、を備え、
前記複数の接続部材は、前記複数の電池のうち両端部に位置する一対の端部電池にそれぞれ取り付けられる一対の端部接続部材と、前記複数の電池のうち中央部に位置する中央部電池に取り付けられる中央部接続部材とを含み、
前記中央部接続部材の厚みは、各前記端部接続部材の厚みよりも大きく、
前記中央部接続部材の幅は、各前記端部接続部材の幅よりも小さく、
各前記端部接続部材の導電方向に対して垂直な第１断面の周囲長さが、前記中央部接続部材の導電方向に対して垂直な第２断面の周囲長さよりも小さい、
電池モジュール。
【請求項２】
前記接続部材には、交流成分を含む電力が供給される、請求項１に記載の電池モジュール。
【請求項３】
複数の電池と、
前記複数の電池を電気的に接続する複数の接続部材と、を備え、
前記複数の接続部材は、前記複数の電池のうち両端部に位置する一対の端部電池にそれぞれ取り付けられる一対の端部接続部材と、前記複数の電池のうち中央部に位置する中央部電池に取り付けられる中央部接続部材とを含み、
各前記端部接続部材の導電方向に対して垂直な第１断面の周囲長さが、前記中央部接続部材の導電方向に対して垂直な第２断面の周囲長さよりも小さく、
各前記端部接続部材の前記第１断面の面積は、前記中央部接続部材の前記第２断面の面積と等しい、
電池モジュール。
【請求項４】
前記中央部接続部材の前記導電方向における寸法が、各前記端部接続部材の前記導電方向における寸法と等しい、請求項１〜３のいずれか一項に記載の電池モジュール。
【請求項５】
前記複数の電池は、前記複数の接続部材を介して互いに直列に接続されている、請求項１〜４のいずれか一項に記載の電池モジュール。
【請求項６】
前記複数の接続部材は、前記端部電池と前記中央部電池との間に位置する中間電池に取り付けられる中間接続部材をさらに含み、
前記中間接続部材の導電方向に対して垂直な断面の周囲長さは、各前記端部接続部材の前記第１断面の周囲長さよりも大きく、前記中央部接続部材の前記第２断面の周囲長さよりも小さい、請求項１〜５のいずれか一項に記載の電池モジュール。
【請求項７】
複数の電池と、
前記複数の電池を電気的に接続する複数の接続部材と、を備え、
前記複数の接続部材は、前記複数の電池のうち両端部に位置する一対の端部電池にそれぞれ取り付けられる一対の端部接続部材と、前記複数の電池のうち中央部に位置する中央部電池に取り付けられる中央部接続部材とを含み、
各前記端部接続部材の導電方向に対して垂直な第１断面の周囲長さが、前記中央部接続部材の導電方向に対して垂直な第２断面の周囲長さよりも小さく、
前記中央部接続部材は、複数の部分接続部材を含み、
前記中央部接続部材の前記第２断面の周囲長さは、前記複数の部分接続部材の前記導電方向に対して垂直な複数の第３断面の周囲長さの合計である、電池モジュール。
【請求項８】
複数の電池と、
前記複数の電池を電気的に接続する複数の接続部材と、を備え、
前記複数の接続部材は、前記複数の電池のうち両端部に位置する一対の端部電池にそれぞれ取り付けられる一対の端部接続部材と、前記複数の電池のうち中央部に位置する中央部電池に取り付けられる中央部接続部材とを含み、
各前記端部接続部材の導電方向に対して垂直な第１断面の周囲長さが、前記中央部接続部材の導電方向に対して垂直な第２断面の周囲長さよりも小さく、
前記中央部接続部材に前記導電方向に延びるスリットが形成されている、電池モジュール。
【請求項９】
複数の電池と、
前記複数の電池を電気的に接続する複数の接続部材と、を備え、
前記複数の接続部材は、前記複数の電池のうち両端部に位置する一対の端部電池にそれぞれ取り付けられる一対の端部接続部材と、前記複数の電池のうち中央部に位置する中央部電池に取り付けられる中央部接続部材とを含み、
各前記端部接続部材の導電方向に対して垂直な第１断面の周囲長さが、前記中央部接続部材の導電方向に対して垂直な第２断面の周囲長さよりも小さい電池モジュールと、
前記電池モジュールの前記複数の電池の温度分布を検出する温度検出部と、
前記電池モジュールに交流電力を供給する交流発生部と、
オンされることにより前記電池モジュールと前記交流発生部とを電気的に接続し、オフされることにより前記電池モジュールと前記交流発生部とを電気的に切り離す第１スイッチと、
前記温度検出部により検出された温度分布に基づいて、前記第１スイッチのオンオフを切り替える制御部と、
を備える、電池モジュールシステム。
【請求項１０】
前記制御部は、前記温度分布に基づいて前記複数の電池間における温度ばらつきの有無を判定し、前記複数の電池間に温度ばらつきがある場合に前記第１スイッチをオンし、前記複数の電池間に温度ばらつきがない場合に前記第１スイッチをオフする、請求項９に記載の電池モジュールシステム。
【請求項１１】
オンされることにより前記電池モジュールと外部負荷とを電気的に接続し、オフされることにより前記電池モジュールと外部負荷とを電気的に切り離す第２スイッチをさらに備え、
前記制御部は、前記温度分布に基づいて、前記第２スイッチのオンオフを切り替える、
請求項９または１０に記載の電池モジュールシステム。
【請求項１２】
前記制御部は、前記温度検出部により検出された温度分布に基づいて、前記交流発生部から前記電池モジュールに供給される交流電力の周波数を調整する、請求項９〜１１のいずれか一項に記載の電池モジュールシステム。
【請求項１３】
複数の電池と、
前記複数の電池を電気的に接続する複数の接続部材と、を備え、
前記複数の接続部材は、前記複数の電池のうち両端部に位置する一対の端部電池にそれぞれ取り付けられる一対の端部接続部材と、前記複数の電池のうち中央部に位置する中央部電池に取り付けられる中央部接続部材とを含み、
各前記端部接続部材の導電方向に対して垂直な第１断面の周囲長さが、前記中央部接続部材の導電方向に対して垂直な第２断面の周囲長さよりも小さい電池モジュールと、
前記電池モジュールの前記複数の電池の温度分布を検出する温度検出部と、
前記電池モジュールに流れる電流から高周波成分を除去する高周波除去部と、
オンされることにより前記電池モジュールと前記高周波除去部とを電気的に接続し、オフされることにより前記電池モジュールと前記高周波除去部とを電気的に切り離す第３スイッチと、
前記温度検出部により検出された温度分布に基づいて、前記第３スイッチのオンオフを切り替える制御部と、
を備える、電池モジュールシステム。
【請求項１４】
前記制御部は、前記温度分布に基づいて前記複数の電池間における温度ばらつきの有無を判定し、前記複数の電池間に温度ばらつきがある場合に前記第３スイッチをオフし、前記複数の電池間に温度ばらつきがない場合に前記第３スイッチをオンする、請求項１３に記載の電池モジュールシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、複数の電池を含む電池モジュール、およびその電池モジュールを備えた電池モジュールシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電気自動車等の電力源として複数の電池を含む電池モジュールが用いられる。電池モジュールは、複数の電池がバスバー等の接続部材を介して直列または並列に接続された構成を有する。【０００３】
接続部材の形状は、電池モジュールの種々の性能に影響する。例えば、特許文献１に記載されるバッテリモジュールにおいては、平面形状を有する複数のバスバーにより複数のセルが互いに電気的に接続されている。この場合、各バスバーの表面積が比較的大きくなるので、各セルの充放電によって発生される熱を各バスバーから効果的に放散させることが可能となる。また、表面積が大きいほど、表皮効果によって高周波のインピーダンスが小さくなるので、複数のセルの接続経路における電圧降下および発熱を抑制することが可能となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−２３２９５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記のような電池モジュールにおいては、複数の電池の放熱性の差に起因して、複数の電池間で温度ばらつきが生じることがある。例えば、電池モジュールの端部に位置する電池は外気と接触しやすいため放熱しやすく、電池モジュールの中央部に位置する電池は外気と接触しにくいため放熱しにくい。それにより、電池モジュールの中央部に位置する電池の温度が、端部に位置する電池の温度よりも高くなることがある。【０００６】
各電池の内部抵抗は温度に依存するので、複数の電池の温度にばらつきがあると、複数の電池の内部抵抗にもばらつきが生じる。複数の電池の内部抵抗にばらつきがあると、電池モジュールの充放電時に、複数の電池の充電量および放電量を精度良く調整することが困難となる。【０００７】
複数の電池間における温度ばらつきを抑制するための方法として、温度が高くなりやすい電池に冷却風を優先的に供給することが考えられる。しかしながら、その場合には、冷却風を発生する送風装置および冷却風を所望の電池に導く冷却流路等を別途設ける必要があるので、電池モジュールが大型化するといった問題点がある。【０００８】
本発明は、上記のような問題点を解決するためになされたものであり、大型化を抑制しつつ複数の電池間における温度ばらつきを抑制することが可能な電池モジュールおよび電池モジュールシステムを得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係る電池モジュールは、複数の電池と、複数の電池を電気的に接続する複数の接続部材と、を備え、複数の接続部材は、複数の電池のうち両端部に位置する一対の端部電池にそれぞれ取り付けられる一対の端部接続部材と、複数の電池のうち中央部に位置する中央部電池に取り付けられる中央部接続部材とを含み、中央部接続部材の厚みは、各端部接続部材の厚みよりも大きく、中央部接続部材の幅は、端部接続部材の幅よりも小さく、各端部接続部材の導電方向に対して垂直な第１断面の周囲長さが、中央部接続部材の導電方向に対して垂直な第２断面の周囲長さよりも小さい。
【発明の効果】
【００１０】
本発明に係る電池モジュールによれば、形状および寸法が異なる複数の接続部材を用いることによって各端部電池と中央部電池との温度差を低減することができるので、電池モジュールの大型化を抑制しつつ複数の電池間における温度ばらつきを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施の形態１に係る電池モジュールの構成を示す斜視図である。
【図２】本発明の実施の形態１に係る電池モジュールの平面図である。
【図３】接続部材の形状および寸法について説明するための図である。
【図４】端部接続部材および中央部接続部材のインピーダンス特性を示す図である。
【図５】電池モジュールにおける交流周波数とインピーダンスの実数成分との関係をシミュレーションにより求めた結果を表す図である。
【図６】端部接続部材および中央部接続部材のインピーダンス特性を示す図である。
【図７】接続部材の変形例１について説明するための図である。
【図８】接続部材の変形例２について説明するための図である。
【図９】接続部材の変形例３について説明するための図である。
【図１０】接続部材の変形例４について説明するための図である。
【図１１】複数の電池が並列に接続された電池モジュールの例を示す図である。
【図１２】特定の材料を用いた電池のＳＯＣとＯＣＶとの関係を示す図である。
【図１３】実施の形態２に係る電池モジュールシステムの構成を示す図である。
【図１４】制御部の少なくとも一部の機能がソフトウェアで実現される例を示す図である。
【図１５】温度ばらつき抑制処理のフローチャートである。
【図１６】バランス回路と電池モジュールとの接続例を示す図である。
【図１７】実施の形態３に係る電池モジュールシステムの構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施の形態に係る電池モジュールおよび電池モジュールシステムについて図面を参照しながら説明する。以下の図面および説明において、同一または同様の構成要素を示す場合には同一の符号を付すものとする。また、構成要素間の位置関係を明確にするため、互いに直交する３方向をＸ方向、Ｙ方向およびＺ方向と定義し、図中においてこれらのＸ方向、Ｙ方向およびＺ方向を矢印Ｘ，Ｙ，Ｚで表す。以下の実施の形態において、Ｘ方向およびＹ方向は水平面に平行な方向であり、Ｚ方向は水平面に対して垂直な鉛直方向である。
【００１３】
＜実施の形態１＞
[１]電池モジュールの構成
図１は、本発明の実施の形態１に係る電池モジュールの構成を示す斜視図である。図２は、本発明の実施の形態１に係る電池モジュールの平面図である。図１に示すように、実施の形態１に係る電池モジュール１００は、複数の電池１０と、これらの電池１０を電気的に接続する複数の接続部材２０とを含む。具体的には、電池モジュール１００は、１０個の電池１０と、これら１０個の電池１０を直列に接続する９個の接続部材２０とを含む。以下の説明において、複数の電池１０を互いに区別する場合、複数の電池１０に符号「１０１」、「１０２」、・・・、「１０１０」を付す。また、複数の接続部材２０を互いに区別する場合、複数の接続部材２０に符号「２０１」、「２０２」、・・・、「２０９」を付す。
【００１４】
なお、電池１０の数および接続部材２０の数は特に限定されず、電池モジュール１００が９個以下または１１個以上の電池１０を備えていてもよく、８個以下または１０個以上の接続部材２０を備えていてもよい。接続部材２０の数は、電池１０の数および接続形態によって定まる。
【００１５】
各電池１０は、例えばリチウムイオン二次電池等の二次電池である。なお、電池モジュール１００を放電用途のみに用いる場合には、各電池１０がリチウム／二酸化マンガン電池等の一次電池であってもよい。各電池１０は、扁平な略直方体形状を有し、Ｘ方向における寸法がＹ方向における寸法およびＺ方向における寸法よりも小さい。図２に示すように、各電池１０の上面には、プラス端子１０Ａおよびマイナス端子１０ＢがＹ方向に並ぶように設けられる。以下、プラス端子１０Ａおよびマイナス端子１０Ｂの各々を単に端子とも称する。なお、図２においては、各接続部材２０が透過的に点線で示されている。
【００１６】
複数の電池１０は、Ｘ方向に沿って並ぶように配置される。図１および図２の例では、１０個の電池１０１，１０２，・・・，１０１０がこの順でＸ方向に沿って配列される。複数の電池１０の向きは、隣り合う２つの電池１０間でプラス端子１０Ａとマイナス端子１０Ｂとの位置関係が互いに逆になるように調整される。これにより、複数の電池１０の上面上で、複数の端子がＸ方向に沿った２つの端子列ＣＬ１，ＣＬ２を形成し、端子列ＣＬ１，ＣＬ２の各々においてプラス端子１０Ａとマイナス端子１０Ｂとが交互に並ぶ。
【００１７】
各接続部材２０はいわゆるバスバーであり、Ｘ方向に延びる略直方体形状を有する。各接続部材２０は金属等の導電性材料からなり、本実施の形態では複数の接続部材２０が同じ材料からなる。各接続部材２０の一端部および他端部は、端子列ＣＬ１，ＣＬ２の各々において互いに隣り合いかつ互いに極性が異なる一対の端子にそれぞれ取り付けられる。具体的には、各接続部材２０の一端部が、互いに隣り合う２つの電池１０のうち一方の電池１０のプラス端子１０Ａに取り付けられ、各接続部材２０の他端部が、他方の電池１０のマイナス端子１０Ｂに取り付けられる。
【００１８】
図２の例では、電池１０１のプラス端子１０Ａと電池１０２のマイナス端子１０Ｂに接続部材２０１が取り付けられ、電池１０２のプラス端子１０Ａと電池１０３のマイナス端子１０Ｂに接続部材２０２が取り付けられ、電池１０３のプラス端子１０Ａと電池１０のマイナス端子１０Ｂに接続部材２０３取り付けられる。他の電池１０についても同様に、電池１０Ｎ（Ｎは１以上９以下の整数）のプラス端子１０Ａと電池１０Ｎ＋１のマイナス端子１０Ｂに接続部材２０Ｎが取り付けられる。
【００１９】
複数の電池１０の端子のうち最も低電位の端子は外部接続端子Ｔ１に接続され、複数の電池１０の端子のうち最も高電位の端子は外部接続端子Ｔ２に接続される。図２の例では、電池１０１のマイナス端子１０Ｂが外部接続端子Ｔ１に接続され、電池１０１０のプラス端子１０Ａが外部接続端子Ｔ２に接続される。外部接続端子Ｔ１，Ｔ２には、ＤＣ／ＤＣコンバータ等の外部回路が接続される。外部接続端子Ｔ１，Ｔ２を通して電池モジュール１００の充放電が行われる。
【００２０】
以下、複数の電池１０のうち、その配列方向（Ｘ方向）において両端部に位置する一対の電池１０を端部電池１０と称し、一対の端部電池１０にそれぞれ取り付けられる一対の接続部材２０を端部接続部材２０と称す。また、複数の電池１０のうち、その配列方向（Ｘ方向）において中央部に位置する電池１０を中央部電池１０と称し、中央部電池１０に取り付けられる接続部材２０を中央部接続部材２０と称す。図１および図２の例では、電池１０１，１０１０の各々が端部電池１０に該当し、電池１０５，１０６の各々が中央部電池１０に該当する。また、接続部材２０１，２０９が端部接続部材２０に該当し、接続部材２０５が中央部接続部材２０に該当する。
【００２１】
各接続部材２０の形状および寸法は、電池モジュール１００における各接続部材２０の位置に応じて設定される。図３は、接続部材２０の形状および寸法について説明するための図である。図３（ａ）には、端部接続部材２０が示され、図３（ｂ）には、中央部接続部材２０が示される。
【００２２】
図３（ａ）の端部接続部材２０は、長さＬ１、厚さｄ１、幅ｗ１、断面積ｓ１、周囲長さｃ１を有する。図３（ｂ）の中央部接続部材２０は、長さＬ２、厚さｄ２、幅ｗ２、断面積ｓ２および周囲長さｃ２を有する。
【００２３】
ここで、接続部材２０の長さとは、導電方向における接続部材２０の寸法を意味する。本実施の形態では、Ｘ方向において互いに隣り合う一対の端子に接続部材２０が取り付けられ、この一対の端子の間で電流が流れるので、Ｘ方向が導電方向とみなされる。接続部材２０の厚さとは、Ｚ方向における接続部材２０の寸法を意味し、接続部材２０の幅とは、Ｙ方向における接続部材２０の寸法を意味する。
【００２４】
接続部材２０の断面積とは、導電方向（Ｘ方向）に対して垂直な接続部材２０の断面の面積を意味する。本実施の形態では、導電方向において、接続部材２０の断面積は一定であるとする。この場合、端部接続部材２０の導電方向（Ｘ方向）に対して垂直な断面Ｄ１の面積ｓ１は、厚さｄ１と幅ｗ１との積（ｄ１×ｗ１）で表され、中央部接続部材２０の導電方向（Ｘ方向）に対して垂直な断面Ｄ２の面積ｓ２は、厚さｄ２と幅ｗ２との積（ｄ２×ｗ２）で表される。断面Ｄ１は、請求項における第１断面の例であり、断面Ｄ２は、請求項における第２断面の例である。なお、導電方向において、接続部材２０の断面積が一定でない場合には、導電方向における接続部材２０の断面積の平均値が、接続部材２０の断面積とみなされてもよい。
【００２５】
接続部材２０の周囲長さとは、導電方向（Ｘ方向）に対して垂直な接続部材２０の断面の周囲長さを意味する。本実施の形態では、導電方向において、接続部材２０の周囲長さは一定であるとする。この場合、端部接続部材２０の断面Ｄ１の周囲長さｃ１は、下式（１）で表され、中央部接続部材２０の断面Ｄ２の周囲長さｃ２は、下式（２）で表される。
【００２６】
0006721139.tif 000002
0006721139.tif 000003
【００２７】
なお、導電方向において接続部材２０の周囲長さが一定でない場合には、接続部材２０の周囲長さの平均値が、接続部材２０の周囲長さとみなされてもよい。
【００２８】
端部接続部材２０の周囲長さｃ１は、中央部接続部材２０の周囲長さｃ２よりも小さく設定される。また、中央部接続部材２０の断面積ｓ２は、端部接続部材２０の断面積ｓ１と等しく設定される。具体的には、端部接続部材２０の厚さｄ１が中央部接続部材２０の厚さｄ２よりも大きく設定され、端部接続部材２０の幅ｗ１が中央部接続部材２０の幅ｗ２よりも小さく設定される。端部接続部材２０の長さＬ１は、中央部接続部材２０の長さＬ２と等しく設定される。ここで、「等しい」とは、完全に一致する場合に限らず、同等の作用が奏される範囲で僅かに異なる場合も含む。
【００２９】
本実施の形態では、端部接続部材２０と中央部接続部材２０との間に位置する接続部材２０（以下、中間接続部材２０と称す。）の各々は、端部接続部材２０よりも大きくかつ中央部接続部材２０よりも小さい周囲長さを有する。また、複数の接続部材２０の周囲長さは、端部接続部材２０から中央部接続部材２０にかけて順に大きくなるように設定される。具体的には、接続部材２０１、接続部材２０２、接続部材２０３、接続部材２０４、接続部材２０５の順に周囲長さが大きく設定され、接続部材２０９、接続部材２０８、接続部材２０７、接続部材２０６、接続部材２０５の順に周囲長さが大きく設定される。この場合、中央部接続部材２０に近いほど、中間接続部材２０の厚さが大きくかつ幅が小さく設定され、端部接続部材２０に近いほど、中間接続部材２０の厚さが小さくかつ幅が大きく設定される。また、各中間接続部材２０の断面積は、端部接続部材２０の断面積および中央部接続部材２０の断面積と等しく設定される。
【００３０】
[２]複数の電池間における温度ばらつき
電池モジュール１００の複数の電池１０間における温度ばらつきについて説明する。
【００３１】
各電池１０の放熱性は、電池モジュール１００における各電池１０の位置に依存する。例えば、端部電池１０（電池１０１，１０１０）は、Ｘ方向における一方側または他方側に他の電池１０が配置されていないので、外気と接触しやすい。そのため、熱伝達、熱伝導、輻射等によって放熱しやすい。一方、中央部電池１０（電池１０５，１０６）は、Ｘ方向における両側に他の電池１０が配置されているので、外気と接触しにくい。そのため、端部電池１０と異なり、放熱しにくい。端部電池１０の放熱性よりも中央部電池１０の放熱性が低いため、端部電池１０の温度より中央部電池１０の温度が高くなりやすい。
【００３２】
端部電池１０と中央部電池１０との間の電池（以下、中間電池と称す。）１０については、中央部電池１０に近いほど、温度が高くなりやすく、端部電池１０に近いほど、温度が高くなりにくい。これにより、複数の電池１０間に温度ばらつきが生じる。
【００３３】
電池１０の内部抵抗は温度に依存する。具体的には、電池１０の温度が低いほど、電池１０の内部抵抗が大きい。そのため、複数の電池１０の温度にばらつきがあると、複数の電池１０の内部抵抗にもばらつきが生じる。特に、低温環境下（例えば１０度以下）では、複数の電池１０間に温度ばらつきがあると、複数の電池１０の内部抵抗のばらつきが大きくなりやすい。
【００３４】
複数の電池１０の内部抵抗のばらつきは、複数の電池１０の端子間電圧にばらつきが生じる要因となる。端子間電圧とは、各電池１０のプラス端子１０Ａとマイナス端子１０Ｂとの間の電位差を意味する。電池モジュール１００の充放電制御は、通常、各電池１０の端子間電圧を用いて行われる。そのため、複数の電池１０の端子間電圧にばらつきがあると、電池モジュール１００の充放電制御を適切に行うことができない。
【００３５】
例えば、各電池１０の端子間電圧の上限値および下限値が予め定められ、全ての電池１０の端子間電圧が、その上限値と下限値との間の範囲内に収まるように、電池モジュール１００の充放電が制御される。その場合、電池モジュール１００の充電時には、複数の電池１０のうちいずれか１つの電池１０の端子間電圧が上限値に達すると、他の電池１０の端子間電圧が上限値に達していなくても、電池モジュール１００の充電が停止される。また、電池モジュール１００の放電時には、複数の電池１０のうちいずれか１つの電池１０の端子間電圧が下限値まで低下すると、他の電池１０の端子間電圧が下限値まで低下していなくても、電池モジュール１００の放電が停止される。この場合、一部の電池１０については必要以上に充放電が制限されることになるので、電池モジュール１００の本来的な入出力性能を発揮することができない。
【００３６】
各電池１０の劣化度も温度による影響を受けるので、複数の電池１０間における温度ばらつきは、複数の電池１０の劣化度のばらつきの要因にもなる。このように、複数の電池１０間における温度ばらつきに起因して種々の問題が生じるため、電池モジュール１００では、複数の電池１０間における温度ばらつきを抑制することが重要である。
【００３７】
複数の電池１０間における温度ばらつきを抑制するための方法として、例えば、ファン等の送風装置を設けるとともに、冷却装置からの冷却風を温度が高くなりやすい電池１０に優先的に供給する冷却流路を設けることが考えられる。しかしながら、冷却装置または冷却流路を設けると、電池モジュール１００が大型化するとともにコストが増加する。
【００３８】
本実施の形態では、周囲長さが異なる複数の接続部材２０が用いられることにより、電池モジュール１００の大型化およびコスト増加を抑制しつつ、複数の電池１０間における温度ばらつきを抑制することができる。以下、その理由を説明する。
【００３９】
[３]接続部材による温度ばらつきの抑制
導体に電流が流れると、単位時間当たりに下記式（３）で表されるジュール熱Ｐが発生する。式（３）において、Ｒは導体の抵抗であり、Ｉは導体に流れる電流である。
【００４０】
0006721139.tif 000004
【００４１】
式（３）で表されるように、導体で発生するジュール熱Ｐは、導体の抵抗Ｒおよび電流Ｉに依存し、抵抗Ｒが大きいほど大きくなり、かつ電流Ｉが大きいほど大きくなる。上記のように、複数の電池１０は複数の接続部材２０を介して直列に接続されているので、複数の接続部材２０に流れる電流は互いに等しい。
【００４２】
電池モジュール１００に直流電流が流れる状態（以下、直流動作状態と称す。）では、接続部材２０の抵抗は、下式（４）で表される。式（４）において、Ｒは接続部材２０の抵抗であり、ｓは接続部材２０の断面積であり、Ｌは接続部材２０の長さであり、ρは接続部材２０の電気抵抗率である。
【００４３】
0006721139.tif 000005
【００４４】
式（４）で表されるように、断面積ｓが大きいほど抵抗Ｒが小さくなり、長さＬが大きいほど抵抗Ｒが大きくなる。本実施の形態では、複数の接続部材２０の断面積ｓは互いに等しく、かつ複数の接続部材２０の長さＬは互いに等しい。また、複数の接続部材２０は同じ材料で形成されているので、複数の接続部材２０の電気抵抗率ρは互いに等しい。断面積ｓ、長さＬおよび電気抵抗率ρがそれぞれ等しいため、複数の接続部材２０の抵抗Ｒは互いに等しい。そのため、上式（３）から明らかなように、複数の接続部材２０における発熱量は互いに等しい。
【００４５】
一方、電池モジュール１００に交流電流が流れる状態（以下、交流動作状態と称す。）では、接続部材２０が表皮効果の影響を受ける。表皮効果とは、交流電流が導体を流れる際に、導体の表面に近い部分（導体の表皮と呼ばれる。）の電流密度が、導体の内部の電流密度よりも高くなる現象である。そのため、導体の断面積が同じであっても、導体の表面積が大きいほど、導体中で表皮が占める割合が大きくなるため、導体全体として電流密度が高くなる。それにより、導体の表面積が大きいほど、導体全体として抵抗が小さくなる。
【００４６】
上記のように、端部接続部材２０の周囲長さは、中央部接続部材２０の周囲長さよりも小さい。また、端部接続部材２０の長さは、中央部接続部材２０の長さと等しい。そのため、端部接続部材２０の表面積は、中央部接続部材２０の表面積よりも小さい。これにより、交流動作状態では、端部接続部材２０の抵抗は、中央部接続部材２０の抵抗よりも大きい。したがって、上式（３）により、端部接続部材２０における発熱量は、中央部接続部材２０における発熱量よりも大きい。また、端部接続部材２０の表面積は中央部接続部材２０の表面積よりも大きいので、中央部接続部材２０の放熱性は端部接続部材２０の放熱性よりも高い。
【００４７】
各接続部材２０で生じた熱が各電池１０に伝わることにより、各電池１０の温度が変化する。交流動作状態では、端部接続部材２０における発熱量が中央部接続部材２０における発熱量よりも大きくかつ中央部接続部材２０の放熱性が端部接続部材２０の放熱性よりも高いので、端部接続部材２０から端部電池１０への熱伝導量は、中央部接続部材２０から中央部電池１０への熱伝導量よりも大きい。そのため、中央部電池１０の温度が端部電池１０の温度よりも高い場合には、端部電池１０の温度が中央部電池１０の温度に近づく。
【００４８】
また、本実施の形態では、端部接続部材２０から中央部接続部材２０にかけて順に接続部材２０の周囲長さが大きくなる。そのため、交流動作状態では、中央部接続部材２０から端部接続部材２０にかけて順に接続部材２０の発熱量が大きくなる。上記のように、中央部電池１０と端部電池１０との間の中間電池１０については、中央部電池１０に近いほど、電池１０の温度が高くなりやすい。そのため、中央部接続部材２０から端部接続部材２０にかけて順に接続部材２０の発熱量が大きいことにより、複数の電池１０の温度差が低減される。
【００４９】
なお、図１および図２の例において、接続部材２０Ｎの周囲長さと接続部材２０１０−Ｎの周囲長さとは互いに等しいことが好ましい。例えば、接続部材２０２の周囲長さと接続部材２０８の周囲長さとは互いに等しいことが好ましく、接続部材２０４の周囲長さと接続部材２０６の周囲長さとは互いに等しいことが好ましい。この場合、中央部電池１０を境界とする電池モジュール１００の一方側と他方側との間で、複数の電池１０の温度が対称的に上昇する。それにより、電池モジュール１００の一方側と他方側との間で温度ばらつきが生じることが防止される。
【００５０】
また、本実施の形態では、複数の接続部材２０の断面積が互いに等しいため、直流動作状態では、複数の接続部材２０の抵抗が互いに等しくなり、複数の接続部材２０間で発熱量に差が生じない。それにより、複数の電池１０間に温度ばらつきがない場合または温度ばらつきが小さい場合には、複数の接続部材２０の発熱量の差に起因した温度ばらつきを生じさせることなく、直流動作状態で電池モジュール１００を充放電させることができる。
【００５１】
なお、直流動作状態と交流動作状態とが同時に成立してもよい。例えば、リップル成分を含む直流電流が電池モジュール１００に流れる場合、電池モジュール１００は、直流動作状態でありかつ交流動作状態である。
【００５２】
[４]周波数と発熱量との関係
交流動作状態における交流周波数と各接続部材２０の発熱量との関係について説明する。導体における表皮効果の影響の大きさを表す指標として、表皮深さがある。導体内部には、導体表面を流れる電流の１／ｅの電流が流れる部分があり、導体表面からその部分までの深さが表皮深さである。表皮深さが小さいほど、表皮効果の影響は大きい。表皮深さは、下式（５）で表される。式（５）において、ｄは表皮深さであり、ρは導体の電気抵抗率であり、ωは角周波数であり、μは導体の絶対透磁率である。
【００５３】
0006721139.tif 000006
【００５４】
式（５）で表されるように、角周波数ωが高いほど、表皮深さｄが小さい。すなわち、交流動作状態では、交流周波数が高いほど、表皮効果の影響は大きい。
【００５５】
図４は、端部接続部材２０および中央部接続部材２０のインピーダンス特性を示す図である。図４において、横軸はインピーダンスの実数成分Ｚｒｅを表し、縦軸はインピーダンスの虚数成分Ｚｉｍを表す。縦軸の正負は上下に反転されている。
【００５６】
各接続部材２０のインピーダンスは、接続部材２０に交流電圧または交流電流を与えたときの電流応答または電圧応答に基づいて計測することができる。インピーダンスは、下式（６）のように、実数成分Ｚｒｅおよび虚数成分Ｚｉｍにより表される。
【００５７】
0006721139.tif 000007
【００５８】
位相の遅れを想定した場合、インピーダンスの絶対値を｜Ｚ｜とし、位相差をφとすると、インピーダンスの実数成分Ｚｒｅは式（７）で表され、インピーダンスの虚数成分Ｚｉｍは式（８）で表される。
【００５９】
0006721139.tif 000008
0006721139.tif 000009
【００６０】
図４では、端部接続部材２０のインピーダンスがインピーダンスナイキスト線図ＩＣ１により表され、中央部接続部材２０のインピーダンスがインピーダンスナイキスト線図ＩＣ２により表される。インピーダンスナイキスト線図ＩＣ１，ＩＣ２は、交流周波数を変化させながら、端部接続部材２０および中央部接続部材２０のインピーダンスを計測し、インピーダンスの実数成分Ｚｒｅおよび虚数成分Ｚｉｍを順次プロットすることにより描くことができる。図４のインピーダンスナイキスト線図ＩＣ１，ＩＣ２は、一定の周波数範囲における端部接続部材２０および中央部接続部材２０のインピーダンスの変化を表す。
【００６１】
各接続部材２０のインピーダンスの虚数成分Ｚｉｍは、交流周波数に依存し、交流周波数が高くなるにつれて、虚数成分Ｚｉｍが大きくなる。直流動作状態では、交流周波数が０となり、端部接続部材２０および中央部接続部材２０のインピーダンスの虚数成分Ｚｉｍは０となる。図４から、虚数成分Ｚｉｍが０であるときの端部接続部材２０および中央部接続部材２０のインピーダンスの実数成分Ｚｒｅは、互いに等しい値Ｒ０であることがわかる。これは、直流動作状態では、端部接続部材２０の抵抗と中央部接続部材２０の抵抗とが等しいことを表す。
【００６２】
交流動作状態では、虚数成分Ｚｉｍが０より大きい。この場合、表皮効果等の影響により、実数成分ＺｒｅがＲ０より大きくなる。図４から、虚数成分Ｚｉｍが大きいほど、実数成分Ｚｒｅが大きいことがわかる。これは、交流周波数が高いほど、抵抗が高くなることを表す。
【００６３】
また、図４から、端部接続部材２０のインピーダンスの虚数成分Ｚｉｍと中央部接続部材２０のインピーダンスの虚数成分Ｚｉｍとが等しい場合、すなわち交流周波数が等しい場合、端部接続部材２０のインピーダンスの実数成分Ｚｒｅは、中央部接続部材２０のインピーダンスの実数成分Ｚｒｅよりも大きいことがわかる。これは、端部接続部材２０における表皮効果の影響が、中央部接続部材２０における表皮効果の影響よりも大きいため、交流周波数が等しい場合には、端部接続部材２０の抵抗が中央部接続部材２０の抵抗よりも大きいことを表す。
【００６４】
さらに、図４から、虚数成分Ｚｉｍが大きいほど、すなわち交流周波数が高いほど、端部接続部材２０のインピーダンスの実数成分Ｚｒｅと中央部接続部材２０のインピーダンスの実数成分Ｚｒｅとの差が大きくなることがわかる。これは、交流周波数が高くなるほど、端部接続部材２０の抵抗と中央部接続部材２０の抵抗との差が大きくなることを表す。抵抗の差が大きいほど発熱量の差が大きいので、交流周波数が高いほど、端部接続部材２０における発熱量と中央部接続部材２０の発熱量との差が大きくなる。
【００６５】
図５は、１つの接続部材２０における交流周波数とインピーダンスの実数成分Ｚｒｅとの関係を実測した結果を表す図である。図５において、横軸は周波数を表し、縦軸はインピーダンスの実数成分Ｚｒｅを表す。図５によると、交流周波数が１０ｋＨｚ未満である場合には、インピーダンスの実数成分は、０付近で推移する。一方、交流周波数が１０ｋＨｚ以上になると、交流周波数が高くなるにつれてインピーダンスの実数成分が増大する。
【００６６】
図５から、交流周波数が１０ｋＨｚ以上である場合には、表皮効果の影響が顕著となることがわかる。そこで、本実施の形態に係る電池モジュール１００において、複数の接続部材２０間における発熱量の差を利用して複数の電池１０間における温度ばらつきを抑制するためには、交流動作状態での交流周波数が１０ｋＨｚ以上であることが好ましい。
【００６７】
[５]温度上昇幅の計算例
各接続部材２０における温度上昇幅について、具体的な数式および数値を用いて説明する。
【００６８】
交流動作状態での各接続部材２０における発熱量Ｑは、下式（９）で表される。式（９）において、Ｚｒｅは、インピーダンスの実数成分である。Ｉｒｍｓは、交流電流の振幅最大値の二乗平均平方根であり、交流電流の大きさを表す。
【００６９】
0006721139.tif 000010
【００７０】
各接続部材２０にｔ秒間交流電流を流した場合の消費エネルギーＵ（Ｊ：ジュール）は、下式（１０）で表される。
【００７１】
0006721139.tif 000011
【００７２】
各接続部材２０の温度上昇幅ΔＴ（Ｋ：ケルビン）は、下式（１１）で表される。式（１１）において、Ｃｖは、各接続部材の熱容量（Ｊ／ｇＫ）であり、Ｍは、各接続部材２０の重量（ｇ）である。なお、各接続部材２０からの放熱量は０であるとする。
【００７３】
0006721139.tif 000012
【００７４】
接続部材２０から電池１０への熱伝導量Ｑｃ（Ｗ：ワット）は、下式（１２）で表される。なお、温度上昇幅ΔＴは、接続部材２０と電池１０との間の温度差であるとする。式（１２）において、Ｄは、接続部材２０と電池１０の中心部との間の距離（ｍ）であり、Ｋは、電池１０の熱伝導率（Ｗ/ｍＫ）である。
【００７５】
0006721139.tif 000013
【００７６】
電池モジュール１００にｔ秒間交流電流を流した場合のエネルギーＵ１は、下式（１３）で表される。
【００７７】
0006721139.tif 000014
【００７８】
例えば、端部接続部材２０の長さＬ１を５０ｍｍとし、厚さｄ１を４ｍｍとし、幅ｗ１を１０ｍｍとし、断面積ｓ１を４０ｍｍ２とし、周囲長さｃ１を２８ｍｍとする。また、中央部接続部材２０の長さＬ２を５０ｍｍとし、厚さｄ２を２ｍｍとし、幅ｗ２を２０ｍｍとし、断面積ｓ２を４０ｍｍ２とし、周囲長さｃ２を４４ｍｍとする。各接続部材２０は、銅（Ｃｕ）からなるとする。銅の熱容量Ｃｖは、０．３８である。端部接続部材２０および中央部接続部材２０の重量Ｍは、互いに等しく１７．９２ｇであるとする。
【００７９】
図６は、上記の数値を有する端部接続部材２０および中央部接続部材２０のインピーダンス特性を示す図である。図６において、横軸は周波数を表し、縦軸はインピーダンスの実数成分を表す。図６に示すように、周波数が１００ｋＨｚである場合、端部接続部材２０のインピーダンスの実数成分Ｚｒｅは、７．４×１０−３（Ω）であり、中央部接続部材２０のインピーダンスの実数成分Ｚｒｅは、５．６×１０−３（Ω）である。
【００８０】
このような端部接続部材２０および中央部接続部材２０に、６０秒間、交流電流を流す場合の温度上昇幅ΔＴを求める。交流電流の最大振幅は５０Ａであるとする。この場合、交流電流Ｉｒｍｓは、３５．４Ａである。交流周波数は１００ｋＨｚとする。式（９）〜式（１１）に基づいて温度上昇幅ΔＴを計算すると、端部接続部材２０の温度上昇幅ΔＴは、５．２Ｋであり、中央部接続部材２０の温度上昇幅ΔＴは、３．９Ｋである。すなわち、交流動作状態では、端部接続部材２０の温度上昇幅が中央部接続部材２０の温度上昇幅よりも大きいことがわかる。
【００８１】
[５]効果
以上のように、実施の形態１に係る電池モジュール１００においては、各端部接続部材２０の周囲長さが中央部接続部材２０の周囲長さがよりも小さいので、交流動作状態では、各端部接続部材２０における発熱量が中央部接続部材２０における発熱量よりも大きくなる。そのため、放熱性の差に起因して中央部電池１０の温度が各端部電池１０の温度よりも高くなっても、端部接続部材２０と端部電池１０との間の熱伝導、ならびに中央部接続部材２０と中央部電池１０との間の熱伝導により、各端部電池１０と中央部電池１０との温度差を低減することができる。また、冷却装置および冷却流路等を設けることなく、接続部材２０の形状および寸法の差のみによって各端部電池１０と中央部電池１０との温度差を低減することができる。また、中間電池１０の温度は、各端部電池１０および中央部電池１０の温度の影響を受けて、端部電池１０の温度と中央部電池１０の温度との間に収束する傾向がある。そのため、各端部電池１０と中央部電池１０との間の温度差が小さくなることにより、電池モジュール１００全体の温度ばらつきが抑制される。それにより、電池モジュール１００の大型化を抑制しつつ、複数の電池１０間における温度ばらつきを抑制することができる。
【００８２】
また、実施の形態１では、各端部接続部材２０の断面積と中央部接続部材２０の断面積とが互い等しいので、直流動作状態では、各端部接続部材２０と中央部接続部材２０との間で発熱量に差が生じない。それにより、複数の電池１０間に温度ばらつきがない場合または温度ばらつきが小さい場合には、複数の接続部材２０の発熱量の差に起因した温度ばらつきを生じさせることなく、電池モジュール１００を充放電させることができる。
【００８３】
また、本実施の形態では、各電池１０の温度が上昇されることによって複数の電池１０間における温度ばらつきが抑制されるので、複数の電池１０の平均温度は上昇する。上記のように、電池１０の内部抵抗は、温度が高くなるにつれて低くなる。そのため、複数の電池１０の平均温度が上昇することにより、電池モジュール１００全体の抵抗が低くなる。その結果、電池モジュール１００の入出力性能が高められる。
【００８４】
さらに、実施の形態１では、各端部接続部材２０から中央部接続部材２０にかけて順に接続部材２０の周囲長さが大きくなるので、交流動作状態では、中央部接続部材２０から各端部接続部材２０にかけて順に発熱量が大きくなる。それにより、複数の接続部材２０から複数の電池１０にバランス良く熱が伝達されるので、複数の電池１０間における温度ばらつきをより効率よく抑制することができる。
【００８５】
[７]接続部材の変形例
上記実施の形態１では、各接続部材２０が略直方体形状を有するが、接続部材２０の形状はこれに限定されない。以下、接続部材２０の変形例について説明する。
【００８６】
図７は、接続部材２０の変形例１について説明するための図である。変形例１に係る接続部材について、図３の接続部材２０と異なる点を中心に説明する。図７（ａ）には、変形例１に係る端部接続部材２０１が示され、図７（ｂ）には、変形例１に係る中央部接続部材２０１が示される。
【００８７】
図７（ａ）の端部接続部材２０１は、図３（ａ）の端部接続部材２０と同様に略直方体形状を有し、長さＬ１１、厚さｄ１１、幅ｗ１１、断面積ｓ１１および周囲長さｃ１１を有する。断面積ｓ１１および周囲長さｃ１１は、導電方向（Ｘ方向）に対して垂直な断面Ｄ１１の面積および周囲長さである。断面Ｄ１１は、請求項における第１断面の例である。図７（ｂ）の中央部接続部材２０１は、長さＬ１２、厚さｄ１２、幅ｗ１２、断面積ｓ１２および周囲長さｃ１２を有する。断面積ｓ１２および周囲長さｃ１２は、導電方向（Ｘ方向）に対して垂直な断面Ｄ１２の面積および周囲長さである。断面Ｄ１２は、請求項における第２断面の例である。中央部接続部材２０１の長さＬ１２、厚さｄ１２、幅ｗ１２、断面積ｓ１２は、端部接続部材２０１の長さＬ１１、厚さｄ１１、幅ｗ１１、断面積ｓ１１とそれぞれ等しい。
【００８８】
中央部接続部材２０１は、Ｚ方向において複数（図７（ｂ）の例では３個）の部分接続部材２０１Ｘに分割されており、複数の部分接続部材２０１Ｘの厚さｄ１２ａの合計値が、厚さｄ１２と等しい。各部分接続部材２０１Ｘは、導電方向（Ｘ方向）に対して垂直な部分断面を有し、複数の部分接続部材２０１Ｘの複数の部分断面が中央部接続部材２０１の断面Ｄ１２を構成する。断面積ｓ１２は、複数の部分接続部材２０１Ｘの部分断面の面積の合計であり、周囲長さｃ１２は、複数の部分接続部材２０１Ｘの部分断面の周囲長さの合計である。なお、部分接続部材２０１Ｘの部分断面は、請求項における第３断面の例である。この場合、端部接続部材２０１の断面積ｓ１１が中央部接続部材２０１の断面積ｓ１２と等しい一方で、端部接続部材２０１の周囲長さｃ１１が中央部接続部材２０１の周囲長さｃ１２よりも小さい。
【００８９】
端部接続部材２０１の周囲長さｃ１１が中央部接続部材２０１の周囲長さｃ１２がよりも小さいことにより、交流動作状態では、表皮効果の影響によって端部接続部材２０１の抵抗が中央部接続部材２０１の抵抗よりも大きくなる。したがって、端部接続部材２０１における発熱量が中央部接続部材２０１における発熱量よりも大きくなる。それにより、中央部電池１０の温度が端部電池１０の温度よりも高くなっても、電池モジュール１００を交流動作状態とすることにより、端部電池１０と中央部電池１０との間の温度差を低減することができる。
【００９０】
一方、端部接続部材２０１の断面積ｓ１１と中央部接続部材２０１の断面積ｓ１２とが互いに等しいことにより、直流動作状態では、端部接続部材２０１の抵抗と中央部接続部材２０１の抵抗とが等しくなる。そのため、端部接続部材２０１における発熱量と中央部接続部材２０１における発熱量とが互いに等しくなる。したがって、複数の電池１０間に温度ばらつきがない場合または温度ばらつきが小さい場合には、複数の接続部材２０１の発熱量の差に起因した温度ばらつきを生じさせることなく、電池モジュール１００を充放電させることができる。
【００９１】
中央部接続部材２０１と端部接続部材２０１との間の中間接続部材２０１は、端部接続部材２０１および中央部接続部材２０１と同じ断面積を有し、かつ端部接続部材２０１よりも大きく中央部接続部材２０１よりも小さい周囲長さを有するように、複数の部分接続部材に分割されてもよい。この場合、中間接続部材２０１を構成する部分接続部材の数は、中央部接続部材２０１を構成する部分接続部材の数よりも少なく設定される。また、端部接続部材２０１から中央部接続部材２０１にかけて順に接続部材２０１の周囲長さが大きくなるように、各中間接続部材２０１を構成する部分接続部材の数が調整されることが好ましい。これにより、複数の電池１０間における温度ばらつきを効率よく抑制することができる。
【００９２】
なお、図７（ａ）の端部接続部材２０１は複数の部分接続部材に分割されていないが、端部接続部材２０１も複数の部分接続部材に分割されてもよい。この場合、端部接続部材２０１を構成する部分接続部材の数は、中央部接続部材２０１を構成する部分接続部材の数よりも少なく設定される。
【００９３】
図８は、接続部材２０の変形例２について説明するための図である。変形例２に係る接続部材について、変形例１に係る接続部材２０１と異なる点を中心に説明する。図８には、変形例２に係る中央部接続部材２０２が示される。変形例２に係る端部接続部材２０２は、変形例１に係る端部接続部材２０１と同じ形状および寸法を有する。
【００９４】
図８の中央部接続部材２０２は、長さＬ１３、厚さｄ１３、幅ｗ１３、断面積ｓ１３および周囲長さｃ１３を有する。断面積ｓ１３および周囲長さｃ１３は、導電方向（Ｘ方向）に対して垂直な断面Ｄ１３の面積および周囲長さである。断面Ｄ１３は、請求項における第２断面の例である。中央部接続部材２０２の長さＬ１３、厚さｄ１３、幅ｗ１３、断面積ｓ１３は、端部接続部材２０２の長さ、厚さ、幅、断面積とそれぞれ等しい。
【００９５】
中央部接続部材２０２は、Ｙ方向において複数（図８の例では５個）の部分接続部材２０２Ｘに分割されており、複数の部分接続部材２０２Ｘの幅ｗ１３ａの合計値は、中央部接続部材２０２の幅ｗ１３と等しい。各部分接続部材２０２Ｘは、導電方向（Ｘ方向）に対して垂直な部分断面を有し、複数の部分接続部材２０２Ｘの複数の部分断面が中央部接続部材２０２の断面Ｄ１３を構成する。断面積ｓ１３は、複数の部分接続部材２０２Ｘの部分断面の面積の合計であり、周囲長さｃ１３は、複数の部分接続部材２０２Ｘの部分断面の周囲長さの合計である。なお、部分接続部材２０２Ｘの部分断面は、請求項における第３断面の例である。この場合、中央部接続部材２０２の断面積ｓ１３が端部接続部材２０２の断面積と等しい一方で、中央部接続部材２０２の周囲長さｃ１３は、端部接続部材２０２の周囲長さよりも大きい。
【００９６】
これにより、変形例１と同様に、交流動作状態では、端部電池１０と中央部電池１０との間の温度差を低減することができる。また、直流動作状態では、複数の接続部材２０２の発熱量の差に起因した温度ばらつきを生じさせることなく、電池モジュール１００を充放電させることができる。
【００９７】
図９は、接続部材２０の変形例３について説明するための図である。変形例３に係る接続部材について、変形例１に係る接続部材２０１と異なる点を中心に説明する。図９には、変形例３に係る中央部接続部材２０３が示される。変形例３に係る端部接続部材２０３は、変形例１に係る端部接続部材２０１と同じ形状および寸法を有する。
【００９８】
図９の中央部接続部材２０３は、長さＬ１４、厚さｄ１４、幅ｗ１４、断面積ｓ１４および周囲長さｃ１４を有する。断面積ｓ１４および周囲長さｃ１４は、導電方向（Ｘ方向）に対して垂直な断面Ｄ１４の面積および周囲長さである。断面Ｄ１４は請求項における第２断面の例である。中央部接続部材２０１の長さＬ１４、厚さｄ１４、幅ｗ１４、断面積ｓ１４は、端部接続部材２０３の長さ、厚さ、幅、断面積とそれぞれ等しい。
【００９９】
中央部接続部材２０３は、複数の部分接続部材に分割される代わりに、導電方向（Ｘ方向）に延びる１または複数のスリット（溝部）２０３Ｓが形成されている。図９の例では、導電方向（Ｘ方向）に延びる２つのスリット２０３Ｓが中央部接続部材２０３の上面に形成されている。なお、スリット２０３Ｓは、導電方向に対して斜交するように形成されてもよい。中央部接続部材２０３の断面積ｓ１４は、端部接続部材２０３の断面積と等しく設定される。中央部接続部材２０３の周囲長さは、スリット２０３Ｓが形成されることによって端部接続部材２０３の周囲長さよりも大きい。
【０１００】
これにより、変形例１と同様に、交流動作状態では、端部電池１０と中央部電池１０との間の温度差を低減することができる。また、直流動作状態では、複数の接続部材２０２の発熱量の差に起因した温度ばらつきを生じさせることなく、電池モジュール１００を充放電させることができる。
【０１０１】
接続部材として、導電性を有しかつ可撓性を有する配線部材が用いられてもよい。図１０は、接続部材２０の変形例４について説明するための図である。図１０（ａ）には、変形例４に係る端部接続部材２０４の断面が示され、図１０（ｂ）には、変形例４に係る中央部接続部材２０４の断面が示される。
【０１０２】
図１０（ａ）の端部接続部材２０４は、１つの配線部材２０４Ａからなる。一方、図１０（ｂ）の中央部接続部材２０４は、複数の配線部材２０４Ｂを含む。複数の配線部材２０４Ｂの断面積の合計値は、配線部材２０４Ａの断面積と等しい。一方、複数の配線部材２０４Ｂの周囲長さの合計値は、複数の配線部材２０４Ａの周囲長さよりも大きい。すなわち、中央部接続部材２０４の断面積は、端部接続部材２０４の断面積と等しい一方で、中央部接続部材２０４の周囲長さは、端部接続部材２０４の周囲長さよりも大きい。なお、配線部材２０４Ｂは、請求項における部分接続部材の例であり、配線部材２０４Ｂの断面は、請求項における第３断面の例である。
【０１０３】
これにより、変形例１と同様に、交流動作状態では、端部電池１０と中央部電池１０との間の温度差を低減することができる。また、直流動作状態では、複数の接続部材２０４の発熱量の差に起因した温度ばらつきを生じさせることなく、電池モジュール１００を充放電させることができる。
【０１０４】
上記の変形例１〜４では、端部接続部材の断面積と中央部接続部材の断面積とが互いに等しく設定されるが、端部接続部材の断面積と中央部接続部材の断面積とが互いに異なってもよい。また、接続部材の形状は、上記の例に限らず、他の種々の形状を有してもよい。例えば、接続部材が円柱形状、円筒形状、または三角柱形状を有してもよい。
【０１０５】
[８]複数の電池の他の接続例
上記実施の形態１では、複数の電池１０が複数の接続部材２０によって直列に接続されるが、複数の電池１０が複数の接続部材によって並列に接続されてもよい。図１１は、複数の電池１０が並列に接続された電池モジュール１００の例を示す図である。図１１の電池モジュール１００について、図１および図２の電池モジュール１００と異なる点を中心に説明する。
【０１０６】
図１１の電池モジュール１００においては、複数の電池１０のプラス端子１０Ａおよびマイナス端子１０Ｂの位置関係が互いに等しい。また、図１１の電池モジュール１００は、複数の接続部材２０の代わりに、複数の接続部材２０Ｐ、複数の接続部材２０Ｑ、１つの接続部材２０Ｒ、および１つの接続部材２０Ｓを含む。接続部材２０Ｐ，２０Ｑの各々は、Ｙ方向に延びる略直方体形状を有し、接続部材２０Ｒ、２０Ｓの各々は、Ｘ方向に延びる略直方体形状を有する。
【０１０７】
複数の電池１０のプラス端子１０Ａに、複数の接続部材２０Ｐの一端がそれぞれ取り付けられる。複数の電池１０のマイナス端子１０Ｂに、複数の接続部材２０Ｑの一端がそれぞれ取り付けられる。複数の接続部材２０Ｐの他端は、接続部材２０Ｒに接続され、複数の接続部材２０Ｑの他端は、接続部材２０Ｓに取り付けられる。これにより、複数の電池１０が並列に取り付けられる。接続部材２０Ｓは、図１の外部接続端子Ｔ１に接続され、接続部材２０Ｒは、図１の外部接続端子Ｔ２に接続される。
【０１０８】
本例においては、中央部電池１０に取り付けられる中央部接続部材２０Ｐの周囲長さが、端部電池１０に取り付けられる端部接続部材２０Ｐの周囲長さよりも大きく設定され、中央部電池１０に取り付けられる中央部接続部材２０Ｑの周囲長さが、端部電池１０に取り付けられる端部接続部材２０Ｐの周囲長さよりも大きく設定される。また、中央部電池１０に取り付けられる中央部接続部材２０Ｐの断面積が、端部電池１０に取り付けられる端部接続部材２０Ｐの断面積と等しく設定されてもよく、中央部電池１０に取り付けられる中央部接続部材２０Ｑの断面積が、端部電池１０に取り付けられる端部接続部材２０Ｑの断面積と等しく設定されてもよい。本例では、接続部材２０Ｐ，２０ＱにおいてＹ方向を導電方向とみなすことができるので、Ｙ方向に対して垂直な断面の面積が接続部材２０Ｐ，２０Ｑの断面積に該当し、その断面の周囲長さが接続部材２０Ｐ，２０Ｑの周囲長さに相当する。
【０１０９】
この場合、図１および図２の電池モジュール１００と同様に、交流動作状態では、端部電池１０と中央部電池１０との間の温度差を低減することができる。また、複数の接続部材２０Ｐの断面積が互いに等しくかつ複数の接続部材２０Ｑの断面積が互いに等しく設定された場合には、直流動作状態では、複数の接続部材２０１の発熱量の差に起因した温度ばらつきを生じさせることなく、電池モジュール１００を充放電させることができる。
【０１１０】
なお、接続部材２０Ｐ，２０Ｑの代わりに、図７〜図１０の例のように、他の種々の形状の接続部材を用いてもよい。
【０１１１】
＜電池の材料例＞
（ａ）各電池１０の正極材料として、リン酸鉄リチウム等の鉄系材料を用いてもよく、または各電池１０の負極材料として、チタン酸リチウムを用いてもよい。図１２は、正極材料としてリン酸鉄リチウムを用いた電池１０のＳＯＣ（充電状態）とＯＣＶ（Ｏｐｅｎ  Ｃｉｒｃｕｉｔ  Ｖｏｌｔａｇｅ：開回路電圧）との関係を示す図である。図１２において、横軸はＳＯＣを表し、縦軸はＯＣＶを表す。負極材料としてチタン酸リチウムを用いた場合においても、ＳＯＣとＯＣＶとの関係は、図１２に示される関係と同様である。
【０１１２】
図１２に示すように、電池１０の正極材料としてリン酸鉄リチウムを用いた場合、ＳＯＣが１０〜９０％の範囲にあると、ＳＯＣが変化してもＯＣＶがほとんど変化しない。そのため、複数の電池１０間において、端子間電圧にほとんど差がなくても、ＳＯＣに大きなばらつきがある可能性がある。これにより、端子間電圧に基づいて充放電制御を行うと、一部の電池１０で過充電または過放電が生じる可能性がある。
【０１１３】
それに対し、上記実施の形態に係る電池モジュール１００では、複数の電池１０間における温度ばらつきが抑制されることによって複数の電池１０間における内部抵抗のばらつきが抑制される。内部抵抗のばらつきが小さいと、複数の電池１０の充放電が略均等に行われるため、ＳＯＣのばらつきが生じにくい。したがって、上記実施の形態では、電池１０の材料として、リン酸鉄リチウム等の鉄系材料、またはチタン酸リチウムを用いた場合であっても、過充電または過放電が生じさせることなく、適切に充放電を制御することができる。
【０１１４】
＜他の変形例＞
（ａ）接続部材２０と電池１０との接触面積を調整することにより、接続部材２０と電池１０との間の熱伝導性を調整してもよい。具体的には、接続部材２０と電池１０との接触面積が大きいほど、接続部材２０で発生した熱が電池１０に伝わりやすい。そこで、接続部材２０と電池１０との接触面積を調整することにより、より効率よく複数の電池１０間における温度ばらつきを抑制することができる。例えば、端部電池１０と中央部電池１０との温度差が大きくなりやすい場合は、端部接続部材２０と端部電池１０との接触面積を中央部接続部材２０と中央部電池１０との接触面積よりも大きく設定する。その場合、交流動作状態では、中央部接続部材２０よりも端部接続部材２０で発熱量が大きくなり、かつ中央部電池１０に比べて端部電池１０に熱が伝わりやすくなる。それにより、端部電池１０と中央部電池１０との温度差をより効果的に低減することができる。
【０１１５】
（ｂ）上記実施の形態では、複数の電池１０が一方向（Ｘ方向）に沿って一列に並ぶように配置されるが、複数の電池１０の配置はこれに限定されない。複数の電池１０が複数列をなすように配置されてもよい。また、複数の電池１０が曲線に沿って並ぶように配置されてもよい。あるいは、複数の電池１０が水平方向に配列されるのではなく、複数の電池１０が鉛直方向（Ｚ方向）に積層されてもよい。
【０１１６】
これらの場合でも、複数の電池１０の配列方向において端部に位置する電池１０に取り付けられる接続部材２０の周囲長さが、複数の電池１０の配列方向において中央部に位置する電池に取り付けられる接続部材２０の周囲長さよりも大きく設定される。それにより、交流動作状態では、端部電池１０と中央部電池１０との間の温度差を低減することができる。また、複数の接続部材２０の断面積が互いに等しく設定されることにより、直流動作状態では、複数の接続部材２０１の発熱量の差に起因した温度ばらつきを生じさせることなく、電池モジュール１００を充放電させることができる。
【０１１７】
（ｃ）上記実施の形態では、端部接続部材２０の断面積と中央部接続部材２０の断面積とが互いに等しく設定されるが、本発明はこれに限定されず、端部接続部材２０の断面積と中央部接続部材２０の断面積とが互いに異なってもよい。ただし、直流動作状態で複数の接続部材２０間における発熱量の差を抑制するためには、端部接続部材２０の断面積に対する中央部接続部材２０の断面積の比率が、端部接続部材２０の周囲長さに対する中央部接続部材２０の周囲長さの比率よりも大きいことが好ましく、端部接続部材２０の断面積と中央部接続部材２０の断面積とが互いに等しいことがより好ましい。
【０１１８】
一方、端部接続部材２０の断面積と中央部接続部材２０の断面積とを異なる値に設定することにより、交流動作状態だけでなく直流動作状態でも、複数の電池１０間における温度ばらつきを抑制させることが可能である。例えば、端部電池１０の放熱性と中央部電池１０の放熱性との差が大きく、端部電池１０と中央部電池１０との間における温度差が大きくなりやすい場合には、端部接続部材２０の断面積が中央部接続部材２０の断面積よりも小さく設定される。上記のように、直流動作状態では、接続部材２０の断面積が小さいほど、接続部材２０の抵抗が大きくなる。そのため、端部接続部材２０の断面積が中央部接続部材２０の断面積よりも小さく設定されることにより、直流動作状態でも端部接続部材２０における発熱量が端部接続部材２０における発熱量よりも大きくなる。それにより、中央部電池１０の温度が端部電池１０の温度よりも高くなった際に、直流動作状態でも端部電池１０の温度を中央部電池１０の温度に近づけることができる。
【０１１９】
中間接続部材２０についても同様に、各電池１０の放熱性等に応じて、断面積が適宜調整されてもよい。
【０１２０】
（ｄ）複数の電池モジュール１００が配線等からなる複数のモジュール接続部材を介して直列または並列に接続される場合、複数のモジュール接続部材の断面の周囲長さが互いに異なるように設定されてもよい。その場合、交流動作状態では複数のモジュール接続部材における発熱量が互いに異なるので、その発熱量の差によって複数の電池モジュール１００の温度を調整することができる。
【０１２１】
（ｅ）周囲長さが異なる複数の接続部材２０の取付位置を変更することにより、所望の電池１０の温度を選択的に上昇させることも可能である。例えば、個体差等の要因によって複数の電池１０の劣化度にばらつきが生じた場合、劣化度が低い電池１０には発熱しやすい接続部材２０を取り付け、劣化度が高い電池１０には発熱しにくい接続部材２０を取り付ける。この場合、劣化度が低い電池１０は、温度が上昇されることによって劣化が促進され、劣化度が高い電池１０は、温度の上昇が抑制されることによって、劣化が抑制される。それにより、複数の電池１０間における劣化度のばらつきを低減することができる。
【０１２２】
（ｆ）上記実施の形態では、端部接続部材２０から中央部接続部材２０にかけて順に接続部材２０の周囲長さが大きくなるが、本発明はこれに限定されない。上記のように、中間電池１０の温度は、端部電池１０の温度と中央部電池１０の温度との間に収束する傾向がある。そのため、中間接続部材２０における発熱量が過剰にならない範囲で、中間接続部材２０の形状および寸法が適宜変更されてもよい。
【０１２３】
（ｇ）端部電池１０（電池１０１，１０１０）と外部接続端子Ｔ１，Ｔ２とがそれぞれ接続部材２０を介して電気的に接続されてもよい。その場合、端部電池１０と外部接続端子Ｔ１，Ｔ２とを接続する接続部材２０が端部接続部材２０とみなされてもよい。
【０１２４】
（ｈ）上記実施の形態では、各電池１０が扁平な略直方体形状を有するが、電池１０の形状は適宜変更可能である。例えば、円柱形状を有する電池１０が用いられてもよく、またはボタン形状を有する電池１０が用いられてもよい。また、異なる形状を有する複数の電池１０が組み合わされて用いられてもよい。
【０１２５】
（ｉ）上記のように、電池１０および接続部材２０の数は、適宜変更可能である。ただし、接続部材２０の数は、両端に位置する２つの端部接続部材２０と１つの中央部接続部材２０とを含む３個以上であることが好ましい。また、図１および図２の例のように複数の電池１０が直列に接続される場合には電池１０の数は４個以上であることが好ましく、図１１の例のように複数の電池１０が並列に接続される場合には電池１０の数は３個以上であることが好ましい。
【０１２６】
＜実施の形態２＞
[１]電池モジュールシステムの構成
実施の形態２に係る電池モジュールシステムについて説明する。図１３は、実施の形態２に係る電池モジュールシステムの構成を示す図である。図１３に示すように、実施の形態２に係る電池モジュールシステム１５０は、実施の形態１に係る電池モジュール１００に加えて、電力変換部５１、温度検出部５２、バランス回路５３、交流発生部５５、スイッチ５６Ａ，５６Ｂおよび制御部６０を備える。なお、電池モジュール１００として、上記の種々の変形例に係る電池モジュール１００が用いられてもよい。
【０１２７】
電力変換部５１は一対の入力端子および出力端子を有する。電力変換部５１の一方の入力端子は、スイッチ５６Ａを介して電池モジュール１００の外部接続端子Ｔ１に接続され、他方の入力端子は、電池モジュール１００の外部接続端子Ｔ２に接続される。電力変換部５１の出力端子は、外部負荷としての直流負荷７０に接続される。直流負荷７０は、例えば、照明機器または温調機器等の電気機器である。
【０１２８】
スイッチ５６Ａがオンされると、電池モジュール１００と電力変換部５１とが電気的に接続され、スイッチ５６Ａがオフされると、電池モジュール１００と電力変換部５１とが電気的に切り離される。スイッチ５６Ａは、電力変換部５１の他方の入力端子と電池モジュール１００の外部接続端子Ｔ２との間に設けられてもよく、電力変換部５１の一対の入力端子と電池モジュール１００の外部接続端子Ｔ１，Ｔ２との間の各々に設けられてもよい。なお、スイッチ５６Ａは、請求項における第２スイッチの例である。
【０１２９】
電力変換部５１は、ＤＣ／ＤＣコンバータを含み、スイッチ５６Ａがオンされた状態で、電池モジュール１００から出力される直流電力の電圧を直流負荷７０に適した値に変換し、変換後の直流電力を直流負荷７０に与える。
【０１３０】
温度検出部５２は、電池モジュール１００の複数の電池１０間における温度分布を検出し、検出した温度分布を温度分布情報として制御部６０に与える。例えば、温度検出部５２は、複数の電池１０にそれぞれ対応する複数の温度センサを含む。この場合、複数の温度センサが、複数の電池１０の温度をそれぞれ検出し、その検出結果が温度分布情報として制御部６０に与えられる。また、温度検出部５２が赤外線サーモグラフィを含み、その赤外線サーモグラフィが、複数の電池１０の温度分布を表す熱画像データを生成し、その熱画像データを温度分布情報として制御部６０に与えてもよい。
【０１３１】
バランス回路５３は、各電池１０の端子間電圧を検出し、その検出結果に基づいて、複数の電池１０間における端子間電圧のばらつきを抑制するためのバランス動作を実施する。バランス回路５３は、バランス動作として、比較的高い端子間電圧を有する電池１０を放電させることによって複数の電池１０の端子間電圧をバランスさせてもよく（パッシブ型）、あるいは比較的高い端子間電圧を有する電池１０から比較的低い端子間電圧を有する電池１０に電力を回生させることによって複数の電池１０の端子間電圧をバランスさせてもよい（アクティブ型）。バランス回路５３と電池モジュール１００の各電池１０との関係については後述する。
【０１３２】
交流発生部５５は、直流電源５５１および電力変換部５５２を含み、交流電力を発生する。電力変換部５５２は、一対の入力端子および一対の出力端子を有する。直流電源５５１の正極端子および負極端子は、電力変換部５５２の一対の入力端子にそれぞれ接続される。電力変換部５５２の一方の出力端子は、スイッチ５６Ｂを介して電池モジュール１００の外部接続端子Ｔ２に接続され、他方の出力端子は、電池モジュール１００の外部接続端子Ｔ１に接続される。
【０１３３】
スイッチ５６Ｂがオンされると、電池モジュール１００と電力変換部５５２とが電気的に接続され、スイッチ５６Ｂがオフされると、電池モジュール１００と電力変換部５５２とが電気的に切り離される。スイッチ５６Ｂは、電力変換部５１の一方の出力端子電池と電池モジュール１００の外部接続端子Ｔ１との間に設けられてもよく、電力変換部５５２の一対の出力端子と電池モジュール１００の外部接続端子Ｔ１，Ｔ２との間の各々に設けられてもよい。なお、スイッチ５６は、請求項における第１スイッチの例である。
【０１３４】
電力変換部５５２はＤＣ／ＡＣコンバータを含み、スイッチ５６Ｂがオンされた状態で、直流電源５５１からの直流電力を交流電力に変換し、変換後の交流電力を電池モジュール１００に与える。
【０１３５】
制御部６０は、温度検出部５２により検出される温度分布に基づいて、スイッチ５６Ａ，５６Ｂのオンオフを切り替える。具体的には、制御部６０は、温度検出部５２により検出される温度分布に基づいて複数の電池１０間における温度ばらつきの有無を判定し、複数の電池１０間に温度ばらつきがある場合にスイッチ５６Ａをオフするとともにスイッチ５６Ｂをオンし、複数の電池１０間に温度ばらつきがない場合にスイッチ５６Ａをオンするとともにスイッチ５６Ｂをオフする。また、制御部６０は、スイッチ５６Ａをオンしかつスイッチ５６Ｂをオフした状態で、電池モジュール１００から直流負荷７０に直流電力が供給されるように、電力変換部５１を制御する。この場合、電池モジュール１００は直流動作状態に維持される。また、制御部６０は、スイッチ５６Ａをオフしかつスイッチ５６Ｂをオンした状態で、交流発生部５５から電池モジュール１００に交流電力が供給されるように、電力変換部５５２を制御する。この場合、電池モジュール１００は交流動作状態に維持される。
【０１３６】
制御部６０の機能は、電子回路などのハードウェアで実現されてもよく、ソフトウェアで実現されてもよい。図１４は、制御部６０の少なくとも一部の機能がソフトウェアで実現される例を示す図である。図１４の例では、制御部６０が、処理装置（プロセッサ）５０１および記憶装置（メモリ）５０２を備える。処理装置５０１は、例えばＣＰＵ（中央演算処理装置）であり、記憶装置５０２に記憶されたプログラムを読み出して実行することにより、種々の制御動作を実現することができる。
【０１３７】
[２]電池モジュールシステムの動作
本実施の形態に係る電池モジュールシステム１５０においては、電池モジュール１００の複数の電池１０間における温度ばらつきを抑制するための温度ばらつき抑制処理が行われる。図１５は、温度ばらつき抑制処理のフローチャートである。図１５の例では、初期状態として、スイッチ５６Ａがオンされかつスイッチ５６Ｂがオフされている。また、制御部６０は、電力変換部５１を動作させる一方で、交流発生部５５の電力変換部５５２を停止させる。これにより、電池モジュール１００から直流負荷７０に直流電力が供給される。すなわち、電池モジュール１００は直流動作状態である。
【０１３８】
図１５のステップＳ１において、制御部６０は、温度検出部５２から与えられる温度検出情報に基づいて、複数の電池１０間における温度ばらつきの有無を判定する。例えば、制御部６０は、中央部電池１０と端部電池１０との間の温度差が予め定められた閾値を超えているか否かを判定する。この温度差が閾値を超えている場合、制御部６０は、複数の電池１０間に温度ばらつきがあると判定し、温度差が閾値以下である場合、制御部６０は、複数の電池１０間に温度ばらつきがないと判定する。なお、温度ばらつきの有無の判定方法は、これに限定されない。例えば、制御部６０は、中央部電池１０およびその周囲の電池１０の温度の平均値と、端部電池１０およびその周囲の電池１０の温度の平均値とをそれぞれ算出し、これらの平均値の差が予め定められた閾値を超えたか否かに基づいて、温度ばらつきの有無を判定してもよい。
【０１３９】
ステップＳ１において、複数の電池１０間に温度ばらつきがない場合、制御部６０は、電池モジュール１００を直流動作状態に維持しながら、ステップＳ１を繰り返す。具体的には、制御部６０は、スイッチ５６Ａをオンに維持するとともにスイッチ５６Ｂをオフに維持し、電力変換部５１の動作を継続させる。
【０１４０】
電池モジュール１００においては、複数の接続部材２０の断面積が互いに等しく設定されている。そのため、直流動作状態では、複数の接続部材２０間で発熱量に差が生じない。それにより、複数の電池１０間に温度ばらつきがない場合には、その温度ばらつきの増大を抑制しながら、電池モジュール１００から直流負荷７０に電力を供給することができる。
【０１４１】
ステップＳ１において、複数の電池１０間に温度ばらつきがある場合、制御部６０は、ステップＳ２に進み、電池モジュール１００を直流動作状態から交流動作状態に切り替える。具体的には、制御部６０は、スイッチ５６Ａをオフするとともに、スイッチ５６Ｂをオンする。また、制御部６０は、電力変換部５１の動作を停止させるとともに、交流発生部５５の電力変換部５５２の動作を開始させる。
【０１４２】
上記のように、電池モジュール１００においては、端部接続部材２０の周囲長さが中央部接続部材２０の周囲長さがよりも小さいので、交流動作状態では、端部接続部材２０における発熱量が中央部接続部材２０における発熱量よりも大きくなる。この発熱量の差によって端部電池１０と中央部電池１０との温度差を低減することができる。その結果、複数の電池間における温度ばらつきを抑制することができる。
【０１４３】
次に、ステップＳ３において、制御部６０は、ステップＳ１と同様にして、複数の電池１０間における温度ばらつきの有無を判定する。制御部６０は、複数の電池１０間における温度ばらつきがなくなるまで、電池モジュール１００を交流動作状態に維持しながら、ステップＳ３を繰り返す。具体的には、制御部６０は、スイッチ５６Ａをオフに維持するとともにスイッチ５６Ｂをオンに維持し、電力変換部５５２の動作を継続させる。
【０１４４】
ステップＳ３において、複数の電池１０間における温度ばらつきがなくなると、制御部６０は、ステップＳ４に進み、電池モジュール１００を交流動作状態から直流動作状態に切り替える。具体的には、制御部６０は、スイッチ５６Ａをオンするとともにスイッチ５６Ｂをオフする。また、制御部６０は、交流発生部５５の電力変換部５５２の動作を停止させるとともに、電力変換部５１を動作させる。その後、制御部６０は、ステップＳ１に戻る。
【０１４５】
以上のように、実施の形態２では、電池モジュール１００の複数の電池１０間における温度分布に基づいて、スイッチ５６Ａ，５６Ｂのオンオフが切り替えられる。具体的には、複数の電池１０間に温度ばらつきが生じると、電池モジュール１００が交流動作状態に切り替えられる。電池モジュール１００においては、各端部接続部材２０と中央部接続部材２０との間の発熱量の差によって各端部電池１０と中央部電池１０との温度差を低減することができるので、電池モジュール１００の大型化を抑制しつつ、複数の電池１０間における温度ばらつきを抑制することができる。一方、複数の電池１０間に温度ばらつきがない場合には、電池モジュール１００が直流動作状態に切り替えられる。電池モジュール１００においては、各端部接続部材２０と中央部接続部材２０との間で発熱量に差が生じないため、その発熱量の差に起因した温度ばらつきを生じさせることなく、電池モジュール１００から直流負荷７０に電力を供給することができる。このようにして、電池モジュール１００を交流動作状態と直流動作状態とに適宜切り替えることにより、複数の電池１０間における温度ばらつきを抑制しながら直流負荷７０に電力を供給することができる。
【０１４６】
なお、実施の形態２では、電池モジュールシステム１５０に外部負荷として直流負荷７０が接続されるが、直流負荷７０の代わりにモータ等の交流負荷が接続されてもよい。その場合、電力変換部５１として、ＤＣ／ＤＣコンバータの代わりに、ＤＣ／ＡＣコンバータが用いられる。あるいは、直流負荷７０の代わりに、電力系統または発電機等の電力供給源が接続されてもよい。その場合、電力供給源から電池モジュール１００に電力が供給されることにより、電池モジュール１００が充電される。
【０１４７】
また、実施の形態２では、電池モジュール１００が直流動作状態および交流動作状態のいずれか一方となるように、スイッチ５６Ａ，５６Ｂの一方がオンされかつ他方がオフされるが、電池モジュール１００が直流動作状態でかつ交流動作状態となるように、スイッチ５６Ａ，５６Ｂが両方オンされてもよい。この場合、交流発生部５５から電池モジュール１００に交流電力が供給されつつ電池モジュール１００から電力変換部５１を介して直流負荷７０に直流電力が供給される。それにより、交流発生部５５からの交流電力によって複数の電池１０間における温度ばらつきを抑制しつつ直流負荷７０に継続的に直流電力を供給することができる。
【０１４８】
[３]交流周波数の調整
電池モジュール１００が交流動作状態であるときには、制御部６０が、温度検出部５２により検出される温度分布に基づいて、交流発生部５５により発生される交流電力の周波数を調整してもよい。
【０１４９】
例えば、図１５のステップＳ１で、複数の電池１０間に温度ばらつきがある場合、制御部６０は、温度検出部５２から与えられる温度検出情報に基づいて、複数の電池１０間における温度ばらつきの度合いを算出する。温度ばらつきの度合いは、中央部電池１０と端部電池１０との間の温度差であってもよく、あるいは中央部電池１０およびその周囲の電池１０の温度の平均値と、端部電池１０およびその周囲の電池１０の温度の平均値との差であってもよい。制御部６０は、温度ばらつきの度合いに基づいて、交流周波数を決定する。具体的には、温度ばらつきの度合いが高いほど、交流周波数がより高い値に決定される。制御部６０は、ステップＳ３で電池モジュール１００を直流動作状態から交流動作状態に切り替えた後、決定した周波数の交流電力が交流発生部５５から電池モジュール１００に与えられるように、電力変換部５５２を制御する。
【０１５０】
上記のように、各接続部材２０における表皮効果の影響は、交流周波数に依存する。交流周波数が高いほど表皮効果の影響が大きくなり、端部接続部材２０と中央部接続部材２０との間の発熱量の差が大きくなる。そのため、温度ばらつきの度合いに基づいて交流周波数を調整することにより、複数の電池１０間における温度ばらつきを効果的に抑制することができる。
【０１５１】
[４]バランス回路
図１６は、バランス回路５３と電池モジュール１００との接続例を示す図である。図１６に示すように、バランス回路５３は、複数の電池１０の端子のうち最も低い電位の端子（電池１０１のマイナス端子１０Ｂ）および最も高い電位の端子（電池１０１０のプラス端子１０Ａ）に接続されるとともに、各接続部材２０の特定の位置２０Ａに接続される。本例では、位置２０Ａは、平面視において電池１０のプラス端子１０Ａと重なるように設定される。バランス回路５３は、複数の電池１０の端子のうち最も低い電位の端子および最も高い電位の端子、ならびに複数の接続部材２０の位置２０Ａの電位に基づいて、複数の電池１０の端子間電圧を検出し、検出した端子間電圧にばらつきがあると、バランス動作を実施する。
【０１５２】
各接続部材２０の位置２０Ａは、各電池１０のプラス端子１０Ａと近接しているので、各接続部材２０の位置２０Ａの電位は、各電池１０のプラス端子１０Ａの電位と等しいとみなすことができる。また、複数の接続部材２０の断面積が互いに等しい場合には、直流動作状態での複数の接続部材２０の抵抗は互いに等しい。この場合、各接続部材２０によって電気的に接続されるプラス端子１０Ａとマイナス端子１０Ｂとの間の電位差は、一定の値である。そのため、各接続部材２０の位置２０Ａの電位から、プラス端子１０Ａおよびマイナス端子１０Ｂの各々の電位を容易に導出可能である。したがって、複数の接続部材２０の位置２０Ａの電位に加えて、最も低い電位の端子および最も高い電位の端子の電位を検出することで、全ての電池１０の端子間電圧を検出することができる。
【０１５３】
仮に、複数の接続部材２０の断面積が互いに異なると、複数の接続部材２０の抵抗が互いに異なる。そのため、各接続部材２０によって電気的に接続されるプラス端子１０Ａとマイナス端子１０Ｂとの間の電位差が、接続部材２０によって異なる。それにより、各接続部材２０の位置２０Ａの電位からプラス端子１０Ａおよびマイナス端子１０Ｂの各々の電位を正確に導出することが困難であり、端子間電圧の検出誤差が生じやすい。そのため、実際には複数の電池１０の端子間電圧にばらつきがあっても、検出誤差に起因してバランス動作が実施されない可能性がある。あるいは、実際には複数の電池１０の端子間電圧にばらつきがほとんどない場合であっても、検出誤差に起因してバランス動作が実施され、その結果として端子間電圧のばらつきが大きくなる可能性がある。
【０１５４】
一方、複数の接続部材２０の断面積が互いに異なる場合であっても、各接続部材２０に対して、プラス端子１０Ａおよびマイナス端子１０Ｂの各々と近接する位置にバランス回路５３を接続することにより、各電池１０の端子間電圧を検出することは可能である。しかしながら、その場合には、配線数が多くなるため、コストの増加および構成の複雑化の要因となる。
【０１５５】
それに対して、複数の接続部材２０の断面積が互いに等しく設定されることにより、バランス回路５３が各接続部材２０の１つの位置２０Ａに接続されるだけで、各電池１０の端子間電圧を正確に検出することができる。その結果、コストの増加および構成の複雑化を抑制しつつ、バランス回路５３がバランス動作を適正に実施することができる。
【０１５６】
なお、図１６の例では、バランス回路５３が、各接続部材２０に対して、平面視において電池１０のプラス端子１０Ａと重なる位置２０Ａに接続されるが、バランス回路５３の接続位置はこれに限定されない。例えば、バランス回路５３が、平面視において電池１０のマイナス端子１０Ｂと重なる位置に接続されてもよい。また、接続位置とプラス端子１０Ａとの相対的な位置関係、および接続位置とマイナス端子１０Ｂとの相対的な位置関係がそれぞれ一定であれば、接続位置の電位とプラス端子１０Ａの電位との差、および接続位置の電位とマイナス端子１０Ｂとの差は、接続部材２０によらずそれぞれ一定である。したがって、その接続位置の電位から、プラス端子１０Ａおよびマイナス端子１０Ｂの各々の電位を容易に導出可能である。したがって、各接続部材２０に対して、プラス端子１０Ａとマイナス端子１０Ｂとの間の位置、あるいはプラス端子１０Ａまたはマイナス端子１０Ｂの外側の位置に、バランス回路５３を接続することも可能である。
【０１５７】
＜実施の形態３＞
実施の形態３に係る電池モジュールシステムについて、実施の形態２に係る電池モジュールシステム１５０と異なる点を中心に説明する。図１７は、実施の形態３に係る電池モジュールシステム１５０Ａの構成を示す図である。
【０１５８】
図１７に示すように、電池モジュールシステム１５０Ａは、図１３の交流発生部５５、スイッチ５６Ａ，５６Ｂの代わりに、コンデンサ６５およびスイッチ５６Ｃを備える。また、電池モジュールシステム１５０Ａは、電力変換部５１の代わりに、電力変換部５１Ａを備える。
【０１５９】
電力変換部５１Ａは、一対の入力端子および出力端子を有する。電力変換部５１の一方の入力端子は、電池モジュール１００の外部接続端子Ｔ１に接続され、他方の入力端子は、電池モジュール１００の外部接続端子Ｔ２に接続される。電力変換部５１Ａの出力端子は、外部負荷としての交流負荷７０Ａに接続される。交流負荷７０Ａは、例えば、モータである。
【０１６０】
電力変換部５５２はＤＣ／ＡＣコンバータを含み、電池モジュール１００から出力される直流電力を交流電力に変換し、変換後の交流電力を交流負荷７０Ａに与える。
【０１６１】
コンデンサ６５の一端は、スイッチ５６Ｃを介して、電池モジュール１００の外部接続端子Ｔ２に接続され、コンデンサ６５の他端は、電力変換部５１Ａの他方の入力端子に接続される。コンデンサ６５は、請求項における高周波除去部の例であり、スイッチ５６Ｃは、請求項における第３スイッチの例である。スイッチ５６Ｃがオンされると、コンデンサ６５が電池モジュール１００に電気的に接続され、スイッチ５６Ｃがオフされると、コンデンサ６５が電池モジュール１００から電気的に切り離される。
【０１６２】
電力変換部５１Ａによって直流から交流への電力変換が行われると、生成された交流成分の一部が電池モジュール１００にも伝わる。そのため、電池モジュール１００に交流電流が流れ、複数の接続部材２０における発熱量に差が生じる。それにより、複数の電池１０間に温度ばらつきがない場合であっても、複数の接続部材２０の発熱量の差により、温度ばらつきが生じる可能性がある。
【０１６３】
そこで、制御部６０は、温度検出部５２により検出される温度分布に基づいて、スイッチ５６Ｃのオンオフを切り替える。具体的には、制御部６０は、温度検出部５２からの温度分布情報に基づいて複数の電池１０間における温度ばらつきの有無を判定し、複数の電池１０間に温度ばらつきがない場合には、スイッチ５６Ｃをオンする。この場合、電池モジュール１００に流れる交流電流から高周波成分がコンデンサ６５によって除去される。上記のように、電池モジュール１００を流れる交流電流の周波数が高いほど、端部接続部材２０の発熱量と中央部接続部材２０の発熱量との差が大きくなる。すなわち、電池モジュール１００を流れる高周波成分が多いほど、複数の接続部材２０における発熱量の差が大きくなる。そのため、交流電流から高周波成分が除去されることにより、端部接続部材２０の発熱量と中央部接続部材２０の発熱量との差が低減される。それにより、複数の電池１０における温度ばらつきの増大が抑制される。
【０１６４】
一方、中央部電池１０の温度が端部電池１０よりも高くなって温度ばらつきが生じると、制御部６０はスイッチ５６Ｃをオフする。この場合、電池モジュール１００に流れる交流電流から高周波成分が除去されない。それにより、端部接続部材２０の発熱量と中央部接続部材２０の発熱量との差が大きくなり、端部電池１０の温度が中央部電池１０の温度に近づく。その結果、複数の電池１０間における温度ばらつきを抑制することができる。
【０１６５】
なお、実施の形態３では、高周波除去部としてコンデンサ６５が用いられるが、コンデンサ６５の代わりに他のローパスフィルタ回路が用いられてもよい。例えば、コンデンサ６５の代わりにオペアンプを含むローパスフィルタ回路が用いられてもよい。
【０１６６】
また、交流負荷７０Ａの代わりに、電力系統または発電機等の電力供給源が接続されてもよい。その場合、電力供給源からの交流電力が電力変換部５１Ａによって直流電力に変換され、変換された直流電力が電池モジュール１００に供給される。それにより、電池モジュール１００が充電される。この場合にも、温度検出部５２からの電圧分布情報に基づいてスイッチ５６Ｃのオンオフが切り替えられる。具体的には、複数の電池１０間に温度ばらつきがない場合には、スイッチ５６Ｃがオンされる。それにより、電池モジュール１００に流れる交流電流から高周波成分がコンデンサ６５によって除去され、複数の電池１０における温度ばらつきの増大が抑制される。一方、中央部電池１０の温度が端部電池１０よりも高くなって温度ばらつきが生じると、スイッチ５６Ｃがオフされる。それにより、端部接続部材２０の発熱量と中央部接続部材２０の発熱量との差が大きくなり、複数の電池１０間における温度ばらつきが抑制される。
【０１６７】
本願は、様々な例示的な実施の形態が記載されているが、１つまたは複数の実施の形態に記載された様々な特徴、態様、及び機能は特定の実施の形態の適用に限られるのではなく、単独で、または様々な組み合わせで実施の形態に適用可能である。
【０１６８】
従って、例示されていない無数の変形例が、本願に開示される技術の範囲内において想定される。例えば、少なくとも１つの構成要素を変形する場合、追加する場合または省略する場合、さらには、少なくとも１つの構成要素を抽出し、他の実施の形態の構成要素と組み合わせる場合が含まれるものとする。
【符号の説明】
【０１６９】
１０  電池
１０Ａ  プラス端子
１０Ｂ  マイナス端子
２０，２０Ｐ，２０Ｑ，２０Ｒ，２０Ｓ，２０１，２０２，２０３，２０４  接続部材
５１  電力変換部
５２  温度検出部
５３  バランス回路
５５  交流発生部
５６Ａ，５６Ｂ  スイッチ
６０  制御部
６５  コンデンサ
７０  直流負荷
７０Ａ  交流負荷
１００  電池モジュール
１５０，１５０Ａ  電池モジュールシステム
２０１Ｘ，２０２Ｘ  部分接続部材
２０４Ａ，２０４Ｂ  配線部材
５５１  直流電源
５５２  電力変換部
Ｄ１，Ｄ２  断面
Ｔ１，Ｔ２  外部接続端子
【要約】
電池モジュール（１００）は、複数の電池（１０）と、複数の接続部材（２０）とを含む。複数の電池（１０）は、複数の接続部材（２０）によって電気的に接続される。複数の接続部材（２０）は、複数の電池（１０）のうち両端部に位置する一対の端部電池にそれぞれ取り付けられる一対の端部接続部材と、複数の電池（１０）のうち中央部に位置する中央部電池に取り付けられる中央部接続部材とを含む。各端部接続部材の導電方向に対して垂直な第１断面（Ｄ１）の周囲長さは、中央部接続部材の導電方向に対して垂直な第２断面（Ｄ２）の周囲長さよりも小さく設定される。【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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