(57)【要約】【課題】電池性能を多様かつ高精度に制御可能な電池モジュールを提供する。【解決手段】本発明の電池モジュール１は、電解液を貯留する電池容器、同一の電池容器に収容され、蓄電性能が互いに異なる複数の蓄電体６、７、及び複数の蓄電体６、７のそれぞれに対応して設けられ、対応する蓄電体を電池容器の外部と電気的に接続可能な複数の端子部を有する電池セル２と、複数の端子部のうちのいずれか１つ又は２つ以上を選択的に外部と電気的に接続可能にするスイッチ部３と、を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電解液を貯留する電池容器、同一の前記電池容器に収容され、蓄電性能が互いに異なる複数の蓄電体、及び前記複数の蓄電体のそれぞれに対応して設けられ、対応する前記蓄電体を前記電池容器の外部と電気的に接続可能な複数の端子部を有する電池セルと、
前記複数の端子部のうちのいずれか１つ又は２つ以上を選択的に外部と電気的に接続可能にするスイッチ部と、
を備えることを特徴とする電池モジュール。
【請求項２】
互いに電気的に接続された複数の前記電池セルを備え、
前記スイッチ部は、前記複数の電池セルの配列の端に相当する前記電池セルの前記端子部と電気的に接続されていることを特徴とする請求項１に記載の電池モジュール。
【請求項３】
前記複数の端子部は、正極又は負極の極性ごとに絶縁部を介して一体化されていることを特徴とする請求項２に記載の電池モジュール。
【請求項４】
前記複数の電池セルのうちで互いに電気的に接続される一対の電池セルの一方の電池セルの端子部と他方の電池セルの端子部とを電気的に接続する配線部材を備え、
前記配線部材は、前記絶縁部を介して一体化された前記端子部ごとに設けられた導電部で構成される複数の導電部と、前記複数の導電部を互いに絶縁して保持する絶縁保持部と、を有することを特徴とする請求項３に記載の電池モジュール。
【請求項５】
前記スイッチ部は、前記複数の端子部のうちのいずれか１つ又は２つ以上を選択的に電力負荷と電気的に接続可能であり、
前記電力負荷で要求される電力の入出力条件に応じて、前記複数の蓄電体のうちのいずれか１つ又は２つ以上を選択し、選択した蓄電体が前記電力負荷と電気的に接続されるように前記スイッチ部を制御する制御部を備えることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の電池モジュール。
【請求項６】
前記複数の蓄電体の充電率および、前記複数の蓄電体から入力される電力又は前記複数の蓄電体から出力される電力に応じて前記スイッチ部を制御する制御部を備えることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の電池モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電池モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
電池セルと外部への配線構造を有する電池モジュールは、電気自動車や定置用電源装置、発電装置などの各種の電気システムに用いられている。電池モジュールは、電気システムの用途や負荷の変動等の用途に応じて、大容量であることが要求される場合もあるし、急速に充放電可能であることが要求される場合もある。
【０００３】
近年では、要求性能の変化に対応させるべく、容量や充放電の速度等の蓄電特性が互いに異なる複数の蓄電体を備えた電池セルが提案されている（例えば特許文献１参照）。特許文献１の電池セルは、蓄電体としての鉛蓄電池及びキャパシタを並列接続して、同一の電池容器内に収容した構成である。この電池セルは、鉛蓄電池で容量を確保することができ、またキャパシタで急速な充放電に対応することもできる。また、互いに独立した２種類の電池セルを組み合わせるよりも、部品の共通化等により低コストにすることや省スペースにすることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】実用新案登録第３１２０３４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１の電池セルで電池モジュールを構成した場合に、鉛蓄電池（一方の蓄電体）とキャパシタ（他方の蓄電体）とで通電経路が共通しているので、電流、電圧、電力、充放電速度、充放電間隔等の入出力条件次第では一方の蓄電体に充放電すると他方の蓄電体の充電率等が影響を受けてしまい、他方の蓄電体が所望の性能を発揮しないことがある。また、組み合わせる蓄電体の種類によっては、一方の蓄電体に充放電制御すると他方の蓄電体が蓄電性能の違いで損傷することになり、実際に蓄電体を組み合わせることができない場合もある。この場合には、所望の性能を実現できないことになる。
【０００６】
本発明は、上述の事情に鑑み成されたものであって、電池性能を多様かつ高精度に制御可能な電池モジュールを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の電池モジュールは、電解液を貯留する電池容器、同一の前記電池容器に収容され、蓄電性能が互いに異なる複数の蓄電体、及び前記複数の蓄電体のそれぞれに対応して設けられ、対応する前記蓄電体を前記電池容器の外部と電気的に接続可能な複数の端子部を有する電池セルと、前記複数の端子部のうちのいずれか１つ又は２つ以上を選択的に外部と電気的に接続可能にするスイッチ部と、を備えることを特徴とする。
【０００８】
上記の電池モジュールは、蓄電性能が互いに異なる複数の蓄電体を有しており、複数の蓄電体を外部と電気的に接続可能な複数の端子部を選択的に外部と電気的に接続可能にするスイッチ部を備えているので、蓄電体ごとに充電や放電を制御することができ、電池性能を多様かつ高精度に制御することができる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、電池性能を多様かつ高精度に制御可能な電池モジュールを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】第１実施形態の電池モジュールの構成を示す図である。
【図２】第１実施形態における電池セルの構成を示す図である。
【図３】第１実施形態におけるスイッチ部の構成を示す図である。
【図４】第１実施形態の電池モジュールの動作例を示すフローチャートである。
【図５】第２実施形態の電池モジュールの構成を示す図である。
【図６】図５のＡ−Ａ’線断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、図面を参照しつつ本発明の実施形態を説明するが、本発明の技術範囲は下記の実施形態に限定されるものではない。説明に用いる図面において、図面中の構造の寸法や縮尺を適宜異ならせている。
【００１２】
［第１実施形態］
第１実施形態について説明する。図１は、第１実施形態の電池モジュールの構成を示す図である。図１に示す電池モジュール１は、互いに電気的に接続された複数の電池セル２と、スイッチ部３と、スイッチ部３を制御する制御部４とを備える。複数の電池セル２は、スイッチ部３を介して電動モータ等の電力負荷５と電気的に接続されており、電力負荷５に電力を供給可能である。複数の電池セル２に充電する場合に、複数の電池セル２は、スイッチ部３を介して充放電器と電気的に接続される。
【００１３】
本実施形態において、電池モジュール１及び電力負荷５により、電気システムが構成されている。電気システムは、例えば産業車両や電気自動車、ハイブリッド自動車、電車、船舶、飛行機、発電システム等、電池セルから電力の供給を受けて駆動するシステムである。
【００１４】
電池セル２は、互いに蓄電特性が異なる第１蓄電体６及び第２蓄電体７を有する。上記の蓄電特性は、容量、充放電速度、充放電制御する場合の電圧又は電流の許容範囲のうちの少なくとも１つである。本実施形態の第１蓄電体６は、酸化還元反応によって蓄電可能なリチウムイオンバッテリーである。本実施形態の第２蓄電体７は、化学反応を伴わないで蓄電可能なリチウムイオンキャパシタ（電気二重層キャパシタ）である。
【００１５】
第１蓄電体６は、第２蓄電体７と比較して容量が大きく、長時間にわたって電力負荷５に電流を流すことができる。第２蓄電体７は、第１蓄電体６と比較して充放電速度が速く、急速充電することや電力負荷５に大電流を供給すること、電力負荷５で必要な電力の高周波変動に応じて電力を供給すること等ができる。
【００１６】
本実施形態において、複数の電池セル２に含まれる複数の第１蓄電体６は、互いに直列接続されている。複数の電池セル２に含まれる複数の第２蓄電体７は、互いに並列接続されている。複数の第１蓄電体６からなるグループと、複数の第２蓄電体７からなるグループは、互いに並列な関係になるように、それぞれ、スイッチ部３と電気的に接続されている。
【００１７】
なお、複数の第１蓄電体６の接続は、並列接続でもよいし、直列接続及び並列接続を組み合わせた接続でもよい。また、複数の第２蓄電体７の接続は、直列接続でもよいし、直列接続及び並列接続を組み合わせた接続でもよい。
【００１８】
スイッチ部３は、電力負荷５や充放電器等の電池モジュール１の外部に対して、第１蓄電体６と第２蓄電体７の一方が択一的に電気的に接続されるように、あるいは双方が電気的に接続されるように、または双方が電気的に接続されないように、第１蓄電体６と外部との接続モード及び第２蓄電体７と外部との接続モードをそれぞれ切替可能である。
【００１９】
本実施形態の電池モジュール１は、スイッチ部３の外部と電気的に接続される正負の外部接続端子間の電圧を測定する電圧計８と、外部接続端子に流れる電流を測定可能な電流計９とを備える。電圧計８の測定結果及び電流計９の測定結果は、制御部４に出力される。制御部４は、電圧計８の測定結果及び電流計９の測定結果に基づいて、スイッチ部３を制御し、第１蓄電体６と外部との接続モード及び第２蓄電体７と外部との接続モードを、それぞれ制御することができる。
【００２０】
本実施形態の制御部４は、電力負荷５で必要とされる電力を示すデータを電力負荷５から受け取り、このデータに基づいて電力負荷５に適した接続モードになるように、スイッチ部３を制御することもできる。また、制御部４は、各接続モードでの電圧計８の測定結果及び電流計９の測定結果に基づいて、複数の第１蓄電体６の充電率、及び複数の第２蓄電体７の充電率を求めることもできる。
【００２１】
なお、制御部４は、電池モジュール１の動作を監視あるいは制御する装置の一部でもよいし、電池モジュール１の外部の装置、例えば電力負荷５を含んだ各種装置の一部あるいは充放電装置の一部であってもよい。また、制御部４は、電力負荷５で要求される電力の入出力条件に応じて、複数の蓄電体のうちのいずれか１つ又は２つ以上を選択し、選択した蓄電体が電力負荷５と電気的に接続されるようにスイッチ部３を制御してもよい。
【００２２】
次に、電池セル２とその接続関係について説明する。図２は、第１実施形態における電池セルの構成を示す図である。図２に示す電池セル２は、電解液を貯留する電池容器１０と、同一の電池容器１０に収容された複数の蓄電体（第１蓄電体６及び第２蓄電体７）と、電池容器１０に取り付けられた複数の端子部（第１正極端子１１、第１負極端子１２、第２正極端子１３、及び第２負極端子１４）とを備える。第１正極端子１１及び第１負極端子１２は、第１蓄電体６に対応して設けられており、第１蓄電体６を電池容器１０の外部と電気的に接続可能である。第２正極端子１３及び第２負極端子１４は、第２蓄電体７に対応して設けられており、第２蓄電体７を電池容器１０の外部と電気的に接続可能である。
【００２３】
電池容器１０は、例えば角型の箱状であり、アルミニウム等の金属材料からなる。電池容器１０は、開口を有する容器本体１５と、この開口を塞いで容器本体１５と溶接等で接合された蓋１６とを有する。電池容器１０の内壁や外壁には、必要に応じて、電池容器１０の外部や第１蓄電体６及び第２蓄電体７等との短絡を防止するための絶縁膜やスペーサが設けられる。
【００２４】
第１蓄電体６は、セパレータを介して正極板と負極板とが互いに積層された構造の積層電極体１７と、正極板と電気的に接続された第１正極リード１８と、負極板と電気的に接続された第１負極リード１９とを有する。積層電極体１７は、電池容器１０に貯留された電解液に浸漬されている。
【００２５】
本実施形態の積層電極体１７は、正極板と負極板とが交互に繰り返し配置された積層型である。積層電極体１７は、互いに積層された正極板とセパレータと負極板とを巻回した巻回型でもよい。正極板及び負極板は、集電材の両面に電極活物質層が設けられた構造である。集電材の材質及び電極活物質層の材質は、電解液の種類や正負の極性に応じて適宜選択される。電解液は、例えばリチウムイオンを含有した非水電解液である。正極板は、例えば、集電材が銅箔からなり、電極活物質層がマンガン酸リチウムからなる。負極板は、例えば、集電材がアルミニウム箔からなり、電極活物質層がカーボンからなる。
【００２６】
第１正極リード１８は、積層電極体１７の積層方向（Ｙ方向）と直交する方向（Ｘ方向）の一方側（−Ｘ側）に設けられており、第１負極リード１９は、他方側（＋Ｘ側）に設けられている。第１正極リード１８は、蓋１６に向って延びて第１正極端子１１と接合されている。第１負極リード１９は、蓋１６に向って延びて第１負極端子１２と接合されている。
【００２７】
第２蓄電体７は、セパレータを介して一対の極板が互いに積層された構造の積層体２０と、一方の極板と電気的に接続された第２正極リード２１と、他方の極板と電気的に接続された第２負極リード２２とを有する。積層体２０は、電池容器１０に貯留された電解液に浸漬されている。
【００２８】
本実施形態の積層体２０は、一対の極板が交互に繰り返し配置された積層型である。積層体２０は、互いに積層された一対の極板とセパレータとを巻回した巻回型でもよい。一対の極板は、一方が正極として機能し、他方が負極として機能する。本実施形態の極板は、箔状の集電材の両面に吸蔵層が設けられた構造である。集電材の材質及び吸蔵層の材質は、電解液の種類等に応じて適宜選択される。集電材は、例えばアルミニウム箔や銅箔等の導電部材からなり、吸蔵層は例えば活性炭からなる。
【００２９】
第２正極リード２１は、積層体２０の積層方向（Ｙ方向）と直交する方向（Ｘ方向）の一方側（−Ｘ側）に設けられており、第２負極リード２２は、他方側（＋Ｘ側）に設けられている。本実施形態において、第２正極リード２１及び第２負極リード２２は、Ｘ方向にて第１蓄電体６の第１正極リード１８及び第１負極リード１９に挟むように、配置されている。第２正極リード２１は蓋１６に向って延びて第２正極端子１３と接合されており、第２負極端子１４は蓋１６に向って延びて第１負極端子１２と接合されている。
【００３０】
複数の端子部は、いずれも同様の構造であり、蓋１６に取り付けられている。第１正極端子１１と第２正極端子１３は、互いに導通しないように絶縁部２３を介して一体化されて、蓋１６に設けられた同一の貫通孔に蓋１６と短絡しないように絶縁スリーブ２４を介して取付けられている。第１負極端子１２と第２負極端子１４は、絶縁部２５を介して一体化されて、蓋１６に絶縁スリーブ２６を介して取付けられている。第２正極端子１３及び第２負極端子１４は、Ｘ方向にて第１正極端子１１及び第１負極端子１２を挟むように配置されている。
【００３１】
第１正極端子１１及び第１負極端子１２は、それぞれの一部が電池容器１０の内部に配置されて第１正極リード１８又は第１負極リード１９と接合されている。第１正極端子１１の他の一部は、電池容器１０の外部に配置されており、他の電池セル２の第２負極端子１４と配線部材２７を介して電気的に接続されている。
【００３２】
第２正極端子１３及び第２負極端子１４は、それぞれの一部が電池容器１０の内部に配置されて第２正極リード２１又は第２負極リード２２と接合されている。第２正極端子１３の他の一部は、電池容器１０の外部に配置されており、他の電池セル２の第２正極端子１３と配線部材２８を介して電気的に接続されている。第２負極端子１４の他の一部は、電池容器１０の外部に配置されており、他の電池セル２の第２負極端子１４と配線部材２９を介して電気的に接続されている。
【００３３】
第２正極端子１３及び第２負極端子１４がＸ方向にて第１正極端子１１及び第１負極端子１２の外側に配置されているので、配線部材２７〜２９を互いに交差させないで複数の端子部を互いに電気的に接続することができ、配線部材２７〜２９の間の短絡が抑制される。
【００３４】
なお、複数の端子部を互いに電気的に接続する配線部材は、互いに短絡しないように立体的に交差して配置されていてもよい。配線部材２７〜２９は、互いに独立して取り外し可能な部材でもよいし、基板上に配列されて基板と一体化された部材でもよい。
【００３５】
次に、スイッチ部３について説明する。図３は、第１実施形態におけるスイッチ部の構成を示す図である。スイッチ部３は、正極の切替部３Ａと負極の切替部３Ｂとを有し、切替部３Ａ及び切替部３Ｂが連動して動作する連動スイッチである。
【００３６】
スイッチ部３は、中空の筺体３０と、筺体３０の天井部３０ａに設けられて筺体３０に対して移動可能な可動子３１と、可動子３１に固定されて可動子３１から筺体３０の天井部３０ａとは反対側の底部３０ｂに向って突出した端子３２〜３５と、可動子３１を駆動する駆動部３６と、筺体３０の内部に天井部３０ａと対向して配置され、可動子３１の移動量に応じて端子３２〜３５と選択的に接触する正極接触体３７及び負極接触体３８とを有する。
【００３７】
端子３２は、リール等の配線バッファ３９を介して、複数の電池セル２の配列の端に相当する電池セル２の第１正極端子１１と電気的に接続されている。配線バッファ３９は、可動子３１の移動に伴って配線を繰出しあるいは巻取ることによって、第１正極端子１１と端子３２との間の断線を防止する。同様に、端子３３は配線バッファ４０及び配線部材２８を介して第２正極端子１３と、端子３４は配線バッファ４１を介して配列の端の第１負極端子１２と、端子３５は配線バッファ４２及び配線部材２９を介して第２負極端子１４と、それぞれ電気的に接続されている。端子３２及び端子３３は、筺体３０の内部にて絶縁材料からなる固定部材４３によって互いの相対位置が固定されている。同様に、端子３４及び端子３５は、固定部材４４によって互いに固定されている。
【００３８】
駆動部３６は、エアシリンダー等のアクチュエータで構成されており、制御部４によって制御されて可動子３１を往復移動させることができる。可動子３１の移動に伴って、端子３２〜３５は、筺体３０に対して可動子３１の移動方向に、互いに相対位置を保持したまま移動する。
【００３９】
正極接触体３７は、導電材料からなり、外部接続端子４５を介して電力負荷５と電気的に接続されている。正極接触体３７は、端子３２及び端子３３に対して突出した第１凸部４６及び第２凸部４７と、端子３２及び端子３３に対して窪んだ凹部４８とを有する。ここでは、端子３２及び端子３３のそれぞれについて、正極接触体３７へ向かう方向を突出方向という。第１凸部４６、凹部４８、及び第２凸部４７は、可動子３１の移動方向に並んでいる。負極接触体３８は、導電材料からなり、外部接続端子４９を介して電力負荷５と電気的に接続されている。負極接触体３８は、正極接触体３７と同様の構造であり、正極接触体３７と短絡しないように、可動子３１の移動方向にて正極接触体３７と離間して並んでいる。
【００４０】
端子３２は、突出方向から見た場合に、第１凸部４６と重なる位置で第１凸部４６と接触して導通し、凹部４８と重なる位置で正極接触体３７と非接触になり、第２凸部４７と重なる位置で第２凸部４７と接触して導通する。本実施形態において、可動子３１が移動方向の一端まで移動した場合に、端子３３は、突出方向から見て第１凸部４６と重ならないように、可動子３１の移動方向における端子３２との間隔が設定されている。端子３３は、突出方向から見た場合に、凹部４８と重なる位置で正極接触体３７と非接触になり、第２凸部４７と重なる位置で第２凸部４７と接触して導通する。
【００４１】
本実施形態において、筺体３０の底部３０ｂと正極接触体３７との間、及び筺体３０の底部３０ｂと負極接触体３８との間には、それぞれ、ゴムやスポンジ等からなる弾性部材５０が設けられている。弾性部材５０は、端子が正極接触体３７又は負極接触体３８に接触した場合に変形し、その反発力で正極接触体３７又は負極接触体３８を端子に向けて押圧する。これにより、端子と正極接触体３７（又は負極接触体３８）を確実に接触させることができる。
【００４２】
可動子３１が移動方向の一端に配置されている場合に、端子３２が正極接触体３７と接触状態であって端子３４が負極接触体３８と接触状態であり、かつ端子３３が正極接触体３７と非接触であって端子３５が負極接触体３８と非接触である第１接続モードになる。第１接続モードでは、複数の第１蓄電体６が電力負荷５と電気的に接続されるとともに、複数の第２蓄電体７が電力負荷５と電気的に遮断される。
【００４３】
第１接続モードから可動子３１が移動方向の他端に向って所定量だけ移動した場合に、端子３２が正極接触体３７と非接触であって端子３４が負極接触体３８と非接触であり、かつ端子３３が正極接触体３７と非接触であって端子３５が負極接触体３８と非接触である第２接続モードになる。第２接続モードでは、複数の第１蓄電体６及び複数の第２蓄電体７が電力負荷５と電気的に遮断される。
【００４４】
第２接続モードから可動子３１が移動方向の他端に向って所定量だけ移動した場合に、端子３２が正極接触体３７と非接触であって端子３４が負極接触体３８と非接触であり、かつ端子３３が正極接触体３７と接触状態であって端子３５が負極接触体３８と接触状態である第３接続モードになる。第３接続モードでは、複数の第１蓄電体６が電力負荷５と電気的に遮断されるとともに、複数の第２蓄電体７が電力負荷５と電気的に接続される。
【００４５】
第３接続モードから可動子３１が移動方向の他端に向って所定量だけ移動した場合に、端子３２が正極接触体３７と接触状態であって端子３４が負極接触体３８と接触状態であり、かつ端子３３が正極接触体３７と接触状態であって端子３５が負極接触体３８と接触状態である第４接続モードになる。第接続モードでは、複数の第１蓄電体６及び複数の第２蓄電体７が電力負荷５と電気的に接続される。
【００４６】
次に、上記の電池モジュール１を充電する場合の動作例について説明する。図４は、第１実施形態の電池モジュールの動作の一例を示すフローチャートである。
【００４７】
制御部４は、電流計９の測定結果を取得し、閾値以下であるか否かを判定する（ステップＳ１）。電流計９の測定結果が閾値よりも大きい場合（ステップＳ１：Ｎｏ）に、制御部４は複数の第２蓄電体７の充電率（キャパシタ充電率）が閾値以下であるか否かを判定する（ステップＳ２）。キャパシタ充電率が閾値以下である場合（ステップＳ２：Ｙｅｓ）に、制御部４は、スイッチ部３を制御して上記の第３接続モードに設定し、複数の第２蓄電体７を充電器と電気的に接続する。これにより、複数の第２蓄電体７が充電され（ステップＳ３）、複数の第２蓄電体７が所定の充電率になったときに処理が終了（エンド）になり、必要に応じてスタートから処理が繰り返される。
【００４８】
電流計９の測定結果が閾値以下である場合（ステップＳ１：Ｙｅｓ）に、ステップＳ４の処理が実行される。また、キャパシタ充電率が閾値よりも大きい場合（ステップＳ２：Ｎｏ）にも、必要に応じてスイッチ部３へ流れる電流を閾値以下に調整する処理を実行した後に、ステップＳ４の処理が実行される。制御部４は、ステップＳ４で複数の第１蓄電体６の充電率（バッテリー充電率）が閾値以下であるか否かを判定する。バッテリー充電率が閾値よりも大きい場合（ステップＳ４：Ｎｏ）に、処理が終了（エンド）になり、必要に応じてスタートから処理が繰り返される。バッテリー充電率が閾値以下である場合（ステップＳ４：Ｙｅｓ）に、制御部４は、スイッチ部３を制御して上記の第１接続モードに設定し、複数の第１蓄電体６を充電器と電気的に接続する。これにより、複数の第１蓄電体６が充電され（ステップＳ５）、複数の第１蓄電体６が所定の充電率になったときに処理が終了（エンド）になり、必要に応じてスタートから処理が繰り返される。
【００４９】
本実施形態の電池モジュール１にあっては、蓄電性能が互いに異なる第１蓄電体６及び第２蓄電体７を有しており、第１蓄電体６と電気的に接続された第１正極端子１１及び第１負極端子１２と、第２蓄電体７と電気的に接続された第２正極端子１３及び第２負極端子１４とを選択的に電力負荷５と電気的に接続可能にするスイッチ部３を備えているので、蓄電体ごとに充電や放電を制御することができ、電池性能を多様かつ高精度に制御することができる。
【００５０】
例えば、上記の動作例では、電池セル２へ大電流が流れる場合に充電速度が相対的に早い第２蓄電体７を選択して充電するので、第１蓄電体６に対する過負荷等を抑制することができ、過負荷による第１蓄電体６の劣化等を抑制することができる。また、例えば自然エネルギーにより発電を行う電気システムに上記の電池モジュール１を適用すれば、相対的に高周波数な発電量の小変動を第２蓄電体７に吸収させるとともに、相対的に低周波数な発電量の大変動を第１蓄電体６に吸収させることもできる。また、電力負荷５に電力を供給する場合に、電力負荷５に大電流が必要なときには第２蓄電体７から電力を供給し、電力負荷５に長期間の電力の供給が必要なときには第１蓄電体６から電力を供給することもできる。また、通常時には第１蓄電体６から電力を供給し、非常時には第２蓄電体７を非常用電源として利用して、迅速に電力を供給すること等もできる。このように電池モジュール１は、上述の各種の動作例以外にも多様なシーケンスに応じて、電池性能を多様かつ高精度に制御することができ、シーケンスに適した電池性能を発揮することができる。
【００５１】
また、複数の電池セル２に入力される電力又は複数の電池セル２から出力される電力に応じて、制御部４がスイッチ部３を制御するので、手動でスイッチ部３を制御する場合と比較して、高速かつ高精度に電池性能を制御することができ、また制御の手間を減らすこともできる。なお、制御部４が設けられていなくてもよく、この場合には例えば手動などでスイッチ部３を制御して、電池性能を制御することができる。
【００５２】
また、第１蓄電体６及び第２蓄電体７が同一の電池容器１０に収容されているので、電池容器１０等の部品を複数の蓄電体で共通化することができ、結果として、電池モジュール１を低コストにすることや省スペースにすることもできる。また、複数の端子部を極性ごとに一体化しているので、極性が異なる端子部の間で短絡を生じにくくなる。また、電池セル２を組立てるときに一体化した端子部を電池容器１０に取り付けること等によって、電池セル２を効率よく組立てることができ、結果として、電池モジュール１の製造コストを減らすことや製造効率を向上させることができる。
【００５３】
なお、複数の端子部のうちで極性が異なる端子部が絶縁部を介して一体化されていてもよく、この場合にも製造コストを減らすことや製造効率を向上させることができる。また、複数の端子部が一体化されることなく独立して電池容器１０に取り付けられていても構わない。
【００５４】
また、スイッチ部３は、複数の電池セル２の配列の端の電池セル２の端子部と電気的に接続されているので、複数の蓄電体で一括して外部との電気的な接続及び遮断を切替えることができる。電池セル２ごとにスイッチ部３を設ける構成と比較して、電池モジュール１の構成をシンプルにすることができる。
【００５５】
なお、少なくとも１つの電池セル２ごとにスイッチ部３が設けられており、電池モジュール１が複数のスイッチ部３を備えていてもよい。また、電池モジュール１に含まれる電池セル２の数は１つでもよいし、２〜３又は５以上でもよい。
【００５６】
また、スイッチ部３は、可動子３１の移動によって電気的な接続と遮断が切替わる構成を例示したが、端子３２〜３５に対して正極接触体３７及び負極接触体３８が移動する構成でもよい。例えば、正極接触体３７及び負極接触体３８を保持した筺体３０が、端子３２〜３５に対して移動する構成でもよく、この場合に外部端子４５及び外部端子４９の移動に伴う配線の長さを配線バッファに吸収させてもよい。また、スイッチ部３としては、例えば縦型のＭＯＳＦＥＴ等のパワーデバイス（電子部品）を採用してもよい。この場合には、制御部４等から供給される電気信号等によって、スイッチ部３による電気的な接続と切断を制御することができる。
【００５７】
［第２実施形態］
次に、第２実施形態について説明する。図５は、第２実施形態の電池モジュールの構成を示す図である。図６は、図５のＡ−Ａ’線断面図である。第２実施形態において第１実施形態と同様の構成要素については、同じ符号を付して詳細な説明を省略する。
【００５８】
本実施形態の電池モジュール１Ｂは、複数の電池セル２Ｂと、第１実施形態と同様のスイッチ部３と、電池セル２Ｂを電気的に接続する配線部材５１とを備える。本実施形態において、電池セル２Ｂの第２蓄電体７Ｂは、第１蓄電体６と同様に化学反応により蓄電可能なバッテリーであるが、充電放電時に許容される電圧の範囲が第１蓄電体６とは異なっている。第２蓄電体７Ｂは、例えば充電時に印加される電圧の上限値が第１蓄電体６よりも高い高電圧仕様のバッテリーである。第２蓄電体７Ｂは、第１蓄電体６と同様にセパレータを介して正極板と負極板とが積層された構造であるが、正極板と負極板とセパレータの少なくとも１つに関して材質又は厚み等の寸法が第１蓄電体６とは異なっている。
【００５９】
本実施形態において、複数の電池セル２Ｂに含まれる複数の第１蓄電体６は、配線部材５１を介して互いに電気的に直列接続されており、複数の第１蓄電体６も配線部材５１を介して互いに電気的に直列接続されている。ここでは、Ｙ方向に複数の電池セル２Ｂが配列されており、隣り合う一対の電池セル２Ｂは、一方の電池セル２Ｂは他方の電池セル２ＢをＺ方向周りに１８０度回転させた姿勢で配列されている。すなわち、複数の電池セル２Ｂの配列方向に沿って、正極の端子部と負極の端子部が交互に並んでいる。
【００６０】
配線部材５１は、複数の導電部（第１導電部５２及び第２導電部５３）と、第１導電部５２と第２導電部５３とを互いに絶縁して保持する絶縁保持部５４と、を有する。第１導電部５２は、第１の電池セル２Ｂの第１正極端子１１と第２の電池セル２Ｂの第１負極端子１２とを電気的に接続している。第２導電部５３は、第１の電池セル２Ｂの第２正極端子１３と第３の電池セル２Ｂの第２負極端子１４とを電気的に接続している。
【００６１】
本実施形態の第１正極端子１１及び第２正極端子１３は、第１実施形態と同様に絶縁部２３を介して一体化されている。詳しくは、第１正極端子１１及び第２正極端子１３は、それぞれ、軸状であり、軸方向（Ｚ方向）に直交する断面形状が半円状である。第１正極端子１１及び第２正極端子１３は、Ｚ方向の周りの側面を互いに向かい合わせて第１正極端子１１と第２正極端子１３との間に樹脂材料を埋め込むことによって、一体化されて全体として軸状になっている。
【００６２】
図６に示すように、第１正極端子１１は、軸方向と交差する方向に第２正極端子１３に向って突出した突起１１ａを有しており、第２正極端子１３も同様に第１正極端子１１に向って突出した突起１３ａを有している。突起１１ａ及び突起１３ａは絶縁部２３とＺ方向にて係合しており、第１正極端子１１、第２正極端子１３、及び絶縁部２３のＺ方向の相対位置のずれが抑制されている。
【００６３】
第１正極端子１１は、第２正極端子１３とは反対側に蓋１６に向って突出した突起１１ｂを有しており、第２正極端子１３も同様に第１正極端子１１とは反対側に蓋１６に向って突出した突起１３ｂを有している。第１正極端子１１及び第２正極端子１３は、一体化された状態で蓋１６に設けられた貫通孔に挿通されるとともに蓋１６との間に樹脂材料（絶縁スリーブ２４）が埋め込まれて、電池容器１０に取り付けられている。突起１１ｂ及び突起１３ｂは絶縁スリーブ２４とＺ方向にて係合しており、第１正極端子１１、第２正極端子１３、及び絶縁スリーブ２４（電池容器１０）のＺ方向の相対位置のずれが抑制されている。ここでは、第１正極端子１１及び第２正極端子１３の構造について説明したが、第１負極端子１２及び第２負極端子１４も同様の構造であり、同様にして一体化されている。
【００６４】
配線部材５１の第１導電部５２は、第１正極端子１１の軸方向の端面に接触する接触部５５と、一体化された第１正極端子１１及び第２正極端子１３の外周面の外側に配置され、接触部５５よりも板厚が厚い外縁部５６とを有する。第１導電部５２は、第１正極端子１１の先端部に設けられたネジ穴１１ｃに接触部５５がネジ止めされること等によって、第１正極端子１１と接合されている。外縁部５６は、接触部５５よりも蓋１６に向って張り出していることによって、接触部５５よりも板厚が厚くなっている。
【００６５】
第２導電部５３は、第１導電部５２と同様の構造であり、樹脂材料などで形成された絶縁保持部５４によって第１導電部５２と固定されている。絶縁保持部５４は、第１導電部５２と第１正極端子１１とを接合しているネジの頭と比較して、電池セル２Ｂとは反対側に張り出している。これにより、上記のネジが電池セル２Ｂの外部と短絡しにくくなり、ネジを介した電池セル２Ｂの短絡が抑制される。
【００６６】
電池セル２Ｂの充放電時に、第１正極端子１１と他の電池セル２Ｂの第１負極端子１２との間には、接触部５５と外縁部５６とを介して電流が流れる。外縁部５６の板厚が接触部５５よりも厚いので、接触部５５の板厚を減らしつつ第１導電部５２を低抵抗にすることができる。換言すると、第１導電部５２の抵抗値をある程度以下にしつつ、電池セル２Ｂの上方に突出した通電部を減らすことができる。また、また、外縁部５６が接触部５５よりも電池セル２Ｂに向って張り出しているので、電池セル２Ｂの上方に突出する通電部分を減らすことができる。したがって、電池セル２Ｂと外部との短絡や感電を減らすことや、電池モジュール１Ｂを省スペース化することができる。
【００６７】
本実施形態の電池モジュール１Ｂは、第１実施形態と同様に、電池性能を多様かつ高精度に制御することができる。また、一体化された第１正極端子１１及び第２正極端子１３に対して、一体化された第１導電部５２及び第２導電部５３を取付けることによって、複数の電池セル２Ｂの間を電気的に接続することができ、電池モジュール１Ｂを効率よく組立てることができる。また、第１導電部５２及び第２導電部５３の相対位置が固定されているので、第１導電部５２と第２導電部５３との間の短絡が防止され、電池性能を多様かつ高精度に制御することができる。
【符号の説明】
【００６８】
１、１Ｂ・・・電池モジュール、２、２Ｂ・・・電池セル、３・・・スイッチ部、４・・・制御部、６・・・第１蓄電体（蓄電体）、７、７Ｂ・・・第２蓄電体（蓄電体）、１０・・・電池容器、１１・・・第１正極端子（端子部）、１２・・・第１負極端子（端子部）、１３・・・第２正極端子（端子部）、１４・・・第２負極端子（端子部）、５１・・・配線部材、５２・・・第１導電部（導電部）、５３・・・第２導電部（導電部）、５４・・・絶縁保持部
【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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