(57)【要約】【課題】簡易な構造により、複数の素電池の発熱に対する冷却の不均一性を解消し、長寿命な電池パック及び電池モジュールを提供する。【解決手段】電気的に接続されている複数の素電池１００を含み、電気的に並列に接続されている複数個の電池モジュール８００と、該各々の電池モジュール８００を冷却する冷却部４００と、を備える。素電池１００は、各電池モジュール８００において同じ内部抵抗及び電気容量を有する。電池モジュール８００は冷却媒体の流れの方向に列状に配列されている。上流側の電池モジュール８００を構成する素電池１００の内部抵抗及び電気容量は、下流側の電池モジュール８００を構成する素電池１００の内部抵抗及び電気容量よりも大きい。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気的に接続されている複数の素電池を含み、電気的に並列に接続されている複数個の電池モジュールと、該複数個の電池モジュールに冷却媒体を流して冷却する冷却部と、を備える電池パックであって、
各電池モジュールに含まれる素電池は、該各電池モジュールにおいて同じか同等の内部抵抗及び電気容量を有し、
前記複数個の電池モジュールは、前記冷却部による冷却媒体の流れの方向に沿って列状に配列されており、
前記冷却媒体の流れの上流側に配置される電池モジュールを構成する素電池の内部抵抗及び電気容量は、下流側に配置される電池モジュールを構成する素電池の内部抵抗及び電気容量よりも大きいことを特徴とする電池パック。
【請求項２】
前記冷却媒体の上流側に配置される電池モジュールを構成する素電池を素電池Ａ、前記冷却媒体の下流側に配置される電池モジュールを構成する素電池を素電池Ｂとし、
周波数１ｋＨｚの交流で測定した電池Ａの内部抵抗をＲＡ、電池Ｂの内部抵抗をＲＢとした時にＲＡとＲＢの比が１．２≦ＲＡ／ＲＢ≦３．０であり、
電池Ａの電気容量をＣＡ、電池Ｂの電気容量をＣＢとした時にＣＡとＣＢの比が１．２≦ＣＡ／ＣＢ≦２．２であることを特徴とする請求項１に記載の電池パック。
【請求項３】
電気的に並列に接続されている異なる内部抵抗を有する少なくとも２種類の素電池が集合して形成された電池モジュールであって、
前記素電池は、中央側と外側とに分けられて配置されており、
外側に配置される素電池の内部抵抗及び電気容量は、中央側に配置される素電池の内部抵抗及び電気容量よりも大きいことを特徴とする電池モジュール。
【請求項４】
前記外側に配置される素電池を素電池Ｏ、前記中央側に配置される素電池を素電池Ｉとし、
周波数１ｋＨｚの交流で測定した電池Ｏの内部抵抗をＲＯ、電池Ｉの内部抵抗をＲＩとした時にＲＯとＲＩの比が１．２≦ＲＯ／ＲＩ≦３．０であり、
電池Ｏの電気容量をＣＯ、電池Ｉの電気容量をＣＩとした時にＣＯとＣＩの比が１．２≦ＣＯ／ＣＩ≦２．２であ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】
電気的に並列に接続されている複数個の素電池と、該複数個の素電池に冷却媒体を流して冷却する冷却部と、を備える電池パックであって、
前記複数個の素電池は前記冷却部による冷却媒体の流れの方向に沿って列状に配列されており、
前記冷却媒体の流れの上流側に配置される素電池の内部抵抗及び電気容量は、下流側に配置される素電池の内部抵抗及び電気容量よりも大きいことを特徴とする電池パック。
【請求項６】
前記冷却媒体の上流側に配置される素電池を素電池Ｘ、前記冷却媒体の下流側に配置される素電池を素電池Ｙとし、
周波数１ｋＨｚの交流で測定した電池Ｘの内部抵抗をＲＸ、電池Ｙの内部抵抗をＲＹとした時にＲＸとＲＹの比が１．２≦ＲＸ／ＲＹ≦３．０であり、
電池Ｘの電気容量をＣＸ、電池Ｙの電気容量をＣＹとした時にＣＸとＣＹの比が１．２≦ＣＸ／ＣＹ≦２．２であることを特徴とする請求項５に記載の電池パック。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の素電池の発熱に対する冷却の不均一性を解消した電池パック及び電池モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
ハイブリッド自動車等の移動体用電源には、ニッケル水素電池、リチウム電池等の高性能の素電池を均等に多数個配置している電池モジュールが使用されている。
【０００３】
充放電時における素電池の温度差が大きいと特定の素電池を急激に劣化させて電池モジュールの寿命を短くする可能性があるため、各々の素電池を効率よく均一に冷却して充放電時における温度差の不均一性を解消させる必要がある。
【０００４】
特許文献１には、ホルダーケース内に上下方向に素電池を積層し、素電池間に下側から吹き上げる冷却風を形成するための冷却部を有する電池モジュールが記載されている。かかる場合、風下である上段にある素電池の冷却が問題となるが、ホルダーケース内の上段にある素電池付近に、上段にある素電池へ冷却風を集めるために所定形状のルーバー部材を設けて、上下の素電池間の温度差を解消させている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−１６５１６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、上述の技術では、ホルダーケース内に所定形状のルーバー部材を設けているため部品点数の点で不利であり、しかもルーバー部材を設けるためのスペースを形成する必要があるため、構成が複雑になる。
【０００７】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたものであって、簡易な構造により、複数の素電池の発熱に対する冷却の不均一性を解消し、長寿命な電池パック及び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】
【０００８】
本発明の第１の観点に係る電池パックは、電気的に接続されている複数の素電池を含み、電気的に並列に接続されている複数個の電池モジュールと、該複数個の電池モジュールに冷却媒体を流して冷却する冷却部と、を備える電池パックであって、各電池モジュールに含まれる素電池は、該各電池モジュールにおいて同じか同等の内部抵抗及び電気容量を有し、前記複数個の電池モジュールは、前記冷却部による冷却媒体の流れの方向に沿って列状に配列されており、前記冷却媒体の流れの上流側に配置される電池モジュールを構成する素電池の内部抵抗及び電気容量は、下流側に配置される電池モジュールを構成する素電池の内部抵抗及び電気容量よりも大きいことを特徴とする。
【０００９】
本発明者らは、複数個の電池モジュールが並列に配列されている場合、充放電の最終段階になると、内部抵抗及び電気容量が大きい素電池は内部抵抗及び電気容量が小さい素電池よりも放電電流が大きいことを新知見として見いだした。そのため、上述の構成によれば、内部抵抗及び電気容量が大きい素電池で構成される電池モジュールを冷却媒体の流れの上流側に配置し、一方、内部抵抗及び電気容量が小さい素電池で構成される電池モジュールを冷却媒体の流れの下流側に配置しているから、温度差の大きい充放電の最終段階において、複数の素電池の発熱に対する冷却効果を均一にさせて、特定の素電池を急激に劣化させることを防止し、電池パックの長寿命化を達成できる。
【００１０】
また、前記冷却媒体の上流側に配置される電池モジュールを構成する素電池を素電池Ａ、前記冷却媒体の下流側に配置される電池モジュールを構成する素電池を素電池Ｂとし、周波数１ｋＨｚの交流で測定した電池Ａの内部抵抗をＲＡ、電池Ｂの内部抵抗をＲＢとした時にＲＡとＲＢの比が１．２≦ＲＡ／ＲＢ≦３．０であり、電池Ａの電気容量をＣＡ、電池Ｂの電気容量をＣＢとした時にＣＡとＣＢの比が１．２≦ＣＡ／ＣＢ≦２．２であることが好ましい。
【００１１】
ＲＡとＲＢの比が１．２よりも小さいと、同じ抵抗値の素電池を配列しているときとほぼ同じ挙動となり、冷却媒体の下流側の素電池Ｂで構成された電池モジュールが冷却媒体の上流側の素電池Ａで構成された電池モジュールに比べて温度が高くなる場合がある。また、ＲＡとＲＢの比が２．２よりも大きいと、冷却媒体の上流側の素電池Ａで構成された電池モジュールの発熱が高くなりすぎて、冷却媒体の上流側にあったとしても効率が悪くなる可能性がある。更に、ＲＡとＲＢの比が３．０よりも大きいと、素電池Ａで構成された電池モジュールと素電池Ｂで構成された電池モジュールでの充放電時の電流差が大きくなる可能性がある。
【００１２】
また、ＣＡとＣＢの比が１．２よりも小さいと、同じ電気容量の素電池を配列しているときとほぼ同じ挙動となる場合がある。また、ＣＡとＣＢの比が２．２よりも大きいと、冷却媒体の上流側の素電池Ａで構成された電池モジュールの発熱が高くなりすぎる場合がある。
【００１３】
本発明の第２の観点に係る電池モジュールは、電気的に並列に接続されている異なる内部抵抗を有する少なくとも２種類の素電池が集合して形成された電池モジュールであって、前記素電池は、中央側と外側とに分けられて配置されており、外側に配置される素電池の内部抵抗及び電気容量は、中央側に配置される素電池の内部抵抗及び電気容量よりも大きいことを特徴とする。
【００１４】
上述したように、複数個の素電池が電気的に並列に接続されている場合、充放電の最終段階になると、内部抵抗及び電気容量が大きい素電池は内部抵抗及び電気容量が小さい素電池よりも放電電流が大きい。そのため、上述の構成によれば、内部抵抗及び電気容量が大きい素電池を電池モジュールの外側に配置し、一方、内部抵抗及び電気容量が小さい素電池を電池モジュールの中央側に配置しているから、温度差の大きい充放電の最終段階において、外側に配置されている素電池の熱が優先的に外部へ放熱されて、複数の素電池の発熱に対する冷却効果を均一にさせて、電池モジュールの長寿命化を達成できる。
【００１５】
また、前記外側に配置される素電池を素電池Ｏ、前記中央側に配置される素電池を素電池Ｉとし、周波数１ｋＨｚの交流で測定した電池Ｏの内部抵抗をＲＯ、電池Ｉの内部抵抗をＲＩとした時にＲＯとＲＩの比が１．２≦ＲＯ／ＲＩ≦３．０であり、電池Ｏの電気容量をＣＯ、電池Ｉの電気容量をＣＩとした時にＣＯとＣＩの比が１．２≦ＣＯ／ＣＩ≦２．２であることが好ましい。
【００１６】
本発明の第３の観点に係る電池パックは、電気的に並列に接続されている複数個の素電池と、該複数個の素電池に冷却媒体を流して冷却する冷却部と、を備える電池パックであって、前記複数個の素電池は前記冷却部による冷却媒体の流れの方向に沿って列状に配列されており、前記冷却媒体の流れの上流側に配置される素電池の内部抵抗及び電気容量は、下流側に配置される素電池の内部抵抗及び電気容量よりも大きいことを特徴とする。
【００１７】
上述の構成によれば、複数個の素電池が並列に配列されている場合、内部抵抗及び電気容量が大きい素電池を冷却媒体の流れの上流側に配置し、一方、内部抵抗及び電気容量が小さい素電池を冷却媒体の流れの下流側に配置しているから、温度差の大きい充放電の最終段階において、複数の素電池の発熱に対する冷却効果を均一にさせて、電池パックの長寿命化を達成できる。
【００１８】
また、前記冷却媒体の上流側に配置される素電池を素電池Ｘ、前記冷却媒体の下流側に配置される素電池を素電池Ｙとし、周波数１ｋＨｚの交流で測定した電池Ｘの内部抵抗をＲＸ、電池Ｙの内部抵抗をＲＹとした時にＲＸとＲＹの比が１．２≦ＲＸ／ＲＹ≦３．０であり、電池Ｘの電気容量をＣＸ、電池Ｙの電気容量をＣＹとした時にＣＸとＣＹの比が１．２≦ＣＸ／ＣＹ≦２．２であることが好ましい。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、内部抵抗及び電気容量が大きい素電池並びに内部抵抗及び電気容量が小さい素電池を所定位置に配置する簡易な構成により、複数の素電池の発熱に対する冷却の不均一性を解消し、長寿命な電池パック及び電池モジュールが得られる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】実施形態１に係る電池パックの概略図である。
【図２】素電池の構成を模式的に示した断面図である。
【図３】電池モジュールの断面図である。
【図４】複数個の素電池が並列に配列されている場合における、電流（Ａ）対放電時間（ｓ）の関係を示す図である。
【図５】素電池が千鳥状に配列されている第２実施形態に係る電池モジュールを概略的に説明する図である。
【図６】第２実施形態に係る電池モジュールを接続した電池パックを概略的に説明する図である。
【図７】素電池が格子状（アレイ状）に配列されている第２実施形態に係る電池モジュールを概略的に説明する図である。
【図８】格子状に素電池が配列された電池モジュールを接続した電池パックを概略的に説明する図である。
【図９】第３実施形態に係る電池パックを概略的に説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
《第１実施形態》
以下、添付の図面を参照して本発明の実施形態について具体的に説明するが、当該実施形態は本発明の原理の理解を容易にするためのものであり、本発明の範囲は、下記の実施形態に限られるものではなく、当業者が以下の実施形態の構成を適宜置換した他の実施形態も、本発明の範囲に含まれる。
【００２２】
図１は、実施形態１に係る電池パック９００の概略図である。本実施形態に係る電池パック９００は、図１に示されるように、電気的に並列に接続されている複数個の電池モジュール８００と、電池モジュール８００を冷却媒体にて冷却する冷却部４００と、を備えている。
【００２３】
電池モジュール８００内部に含まれる複数の素電池１００は、各電池モジュールにおいて各々同じ内部抵抗及び電気容量を有しており、電気的に直列又は並列に接続されている。本実施形態では、素電池１００は、内部抵抗及び電気容量が大きい素電池１００ａと、内部抵抗及び電気容量が小さい素電池１００ｂとの２種類の異なる素電池１００を使用している。
【００２４】
冷却部４００は、例えば冷却風としての冷却媒体を、図示しない冷却媒体放出口から矢印にて示すように放出する。なお、冷却媒体は、素電池１００の充放電に伴って発生する熱を冷却可能な媒体であれば、特に限定されるものではなく、例えば冷却水等の液体も可能である。
【００２５】
次に、電池モジュール８００を構成する素電池１００について説明する。図２は、素電池１００の構成を模式的に示した断面図である。素電池１００は、図２に示すような、例えば円筒形のリチウムイオン二次電池を採用することができる。このリチウムイオン二次電池は、内部短絡等の異常発生により電池内の圧力が上昇したとき、ガスを電池外に放出する安全弁機構を備えている。
【００２６】
素電池１００においては、正極１０１と負極１０２とがセパレータ１０３を介して捲回された電極群１０４が、非水電解液とともに、電池ケース１０７に収容されている。電極群１０４の上下には、絶縁板１０９、１１０が配され、正極１０１は、正極リード１０５を介してフィルタ１１２に接合され、負極１０２は、負極リード１０６を介して負極端子を兼ねる電池ケース１０７の底部に接合されている。
【００２７】
正極及び負極の表面には、それぞれ、正極活物質及び負極活物質を含むペーストが塗布されている。正極活物質としては、例えばＬｉＭｎ２Ｏ４、ＬｉＣｏＯ２、ＬｉＮｉＯ２等、リチウムイオン電池に用いられる正極活物質の１種又は２種以上を特に限定することなく使用できる。負極活物質としては、例えばアモルファスカーボン、グラファイトカーボン等、リチウムイオン電池に用いられる負極活物質の１種又は２種以上を特に限定することなく使用できる。非水電解液としては、例えばエチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、ブチレンカーボネート、ビニレンカーボネート、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、エチルメチルカーボネート等を使用することができる。
【００２８】
フィルタ１１２は、インナーキャップ１１３に接続され、インナーキャップ１１３の突起部は、金属製の弁板１１４に接合されている。更に、弁板１１４は、正極端子を兼ねる端子板１０８に接続されている。そして、端子板１０８、弁板１１４、インナーキャップ１１３、及びフィルタ１１２が一体となって、ガスケット１１１を介して、電池ケース１０７の開口部を封口している。
【００２９】
素電池１００に内部短絡等の異常が発生して、素電池１００内の圧力が上昇すると、弁体１１４が端子板１０８に向かって膨れ、インナーキャップ１１３と弁体１１４との接合が外れると、電流経路が遮断される。更に素電池１００内の圧力が上昇すると、弁体１１４が破断する。これによって、素電池１００内に発生したガスは、フィルタ１１２の貫通孔１１２ａ、インナーキャップ１１３の貫通孔１１３ａ、弁体１１４の裂け目、そして、端子板１０８の開放部１０８ａを介して、外部へ排出される。
【００３０】
次に、各電池モジュール８００について説明する。図３は、電池モジュール８００の断面図である。図３に示すように、電池モジュール８００では、複数の素電池１００，１００，…はケース３４０内に収容されている。ケース３４０は、蓋体３２３及び筐体３２５と仕切り板３２７とを有している。蓋体３２３と筐体３２５とは、仕切り板３２７を挟んでいる。このようなケース３４０では、筐体３２５と仕切り板３２７とで形成される空間が電池室３３１であり、蓋体３２３と仕切り板３２７とで形成される空間が、ガスを外部へ排出する排気室３３３である。
【００３１】
電池室３３１では、複数の素電池１００，１００，…は、開放部１０８ａを上にして筐体３２５に収容されており、ケース３４０の長手方向に配列されている。仕切り板３２７には、貫通孔がその長手方向に間隔を開けて形成されており、貫通孔の各々からは、素電池１００の開放部１０８ａが露出している。
【００３２】
排気室３３３には、排気口部３２９が形成されている。具体的には、蓋体３２３の長手方向の一端面に切欠部が形成されており、これにより、ケース３４０の長手方向一端では蓋体３２３と筐体３２５との間に隙間が存在する。この隙間が排気口部３２９である。
【００３３】
次に、図１に戻り、本実施形態においては、各々の電池モジュール８００は、図１において矢印にて示される冷却媒体の流れの方向に沿って列状に配列されている。そして、本実施形態では、内部抵抗及び電気容量が大きい素電池１００ａで構成される電池モジュール８００ａを冷却媒体の上流側に配置し、内部抵抗及び電気容量が小さい素電池１００ｂで構成される電池モジュール８００ｂを冷却媒体の下流側に配置している。なお、本実施形態では電池モジュール８００は一列にて配列しているが、「列状に配列」とは一列のみならず２列以上の複数列の配列も含む概念である。
【００３４】
上流側に配置される電池モジュール８００ａを構成する素電池１００ａの内部抵抗は、特に限定されるものではないが、例えば２０ｍΩ以上３０ｍΩ以下とすることが可能である。また、下流側に配置される電池モジュール８００ｂを構成する素電池１００ｂの内部抵抗は、特に限定されるものではないが、例えば１０ｍΩ以上１８ｍΩ以下とすることが可能である。
【００３５】
上流側に配置される電池モジュール８００ａを構成する素電池１００ａの電気容量は、特に限定されるものではないが、例えば２．５Ａｈ以上３．４Ａｈ以下とすることが可能である。また、下流側に配置される電池モジュール８００ｂを構成する素電池１００ｂの電気容量は、特に限定されるものではないが、例えば１．６Ａｈ以上２．２Ａｈ以下とすることが可能である。
【００３６】
上流側に配置される電池モジュール８００ａを構成する素電池Ａ、及び、下流側に配置される電池モジュール８００ｂを構成する素電池Ｂについて、周波数１ｋＨｚの交流で測定した電池Ａの内部抵抗をＲＡ、電池Ｂの内部抵抗をＲＢとした時にＲＡとＲＢの比が１．２≦ＲＡ／ＲＢ≦３．０であることが好ましい。また、電池Ａの電気容量をＣＡ、電池Ｂの電気容量をＣＢとした時にＣＡとＣＢの比が１．２≦ＣＡ／ＣＢ≦２．２であることが好ましい。
【００３７】
次に上述した構成の電池パック９００の作用効果について説明する。
【００３８】
図４は、複数個の素電池が並列に配列されている場合における、電流（Ａ）対放電時間（ｓ）の関係を示す図である。内部抵抗及び電気容量が高い素電池Ａとして、周波数１ｋＨｚの交流で測定した内部抵抗ＲＡ２５ｍΩ、電気容量ＣＡ２．９Ａｈの電池２本（電池１、電池２）と、内部抵抗及び電気容量が低い素電池Ｂとして、周波数１ｋＨｚの交流で測定した内部抵抗ＲＢ１３ｍΩ、電気容量ＣＢ２．０Ａｈの電池２本（電池３、４）との合計４本の電池を並列接続している。ＲＡ／ＲＢは１．９２３であり、ＣＡ／ＣＢは１．４５である。そして、１Ｃで充電又は放電を行い、３６００ｓ後に充電又は放電を停止している。
【００３９】
充電と放電とは図４のように同じグラフとなるので、ここでは放電として説明する。図４に示されるように、放電の初期段階においては、電池１、２は電池３、４よりも放電電流が小さい。そして、放電が進むにつれて、電池１、２の放電電流と電池３、４の放電電流とが同じになる（約５００ｓ）。更に、放電が進むにつれて、電池１、２は電池３、４よりも放電電流が大きくなり、放電の最終段階になると、両者の放電電流の差は著しく大きくなる。最後に、放電を停止したとき（３６００ｓ）、電池１、２と電池３、４では電圧差があるため、電池１、２から電池３、４に１００〜３００ｓ電流が流れ、電池１、２と電池３、４では電圧差がなくなると電流は流れなくなる。
【００４０】
そのため、図１に示されるように、内部抵抗及び電気容量が大きい素電池１００ａで構成される電池モジュール８００ａを冷却媒体の上流側に配置し、内部抵抗及び電気容量が小さい素電池１００ｂで構成される電池モジュール８００ｂを冷却媒体の下流側に配置することにより、温度差の大きい充放電の最終段階において、複数の素電池の発熱に対する冷却効果を均一にさせることができる。
【００４１】
《第２実施形態》
上述の実施形態１においては、各電池モジュール８００内に設けられる素電池１００の内部抵抗及び電気容量は同じ値であったが、本実施形態においては、電池モジュール８００内に設けられる素電池１００の内部抵抗及び電気容量は異なる値である。
【００４２】
図５は、素電池１００が千鳥状に配列されている第２実施形態に係る電池モジュール８００を概略的に説明する図である。本実施形態に係る電池モジュール８００において、素電池１００は電気的に並列に接続されている。そして、図５に示されるように、素電池１００は、内部抵抗及び電気容量が大きい素電池１００ａと、内部抵抗及び電気容量が小さい素電池１００ｂとの２種類の異なる素電池１００を使用している。電池モジュール８００に含まれる素電池１００の構成及びその素電池１００の電池モジュール８００内の配置については、上述の実施形態１と同様である。
【００４３】
素電池１００は、例えば、図上部の列に５個、図中央の列に４個、図下部の列に５個のように、千鳥状に配列されている。ここで、千鳥状とは、素電池１００が複数の列にて各々等間隔に配置され、例えばその半分ずつの距離だけ隣接する列どうしで互いに素電池１００の位置がずらされている状態をいう。
【００４４】
本実施形態では、内部抵抗及び電気容量が大きい素電池１００ａは外側に配置し、内部抵抗及び電気容量が小さい素電池１００ｂは中央側に配置している。なお、図中央に４個配列している素電池は全て内部抵抗及び電気容量が小さい素電池１００ｂであり、左右端部の素電池は内部抵抗及び電気容量が大きい素電池１００ａではない。なぜならば、これらの素電池はケース３４０との距離があるので、素電池の発熱が外部に放熱しにくいからである。
【００４５】
外側に配置される素電池１００ａの内部抵抗は、特に限定されるものではないが、例えば２０ｍΩ以上３０ｍΩ以下とすることが可能である。また、中央側に配置される素電池１００ｂの内部抵抗は、特に限定されるものではないが、例えば１０ｍΩ以上１８ｍΩ以下とすることが可能である。
【００４６】
外側に配置される素電池１００ａの電気容量は、特に限定されるものではないが、例えば２．５Ａｈ以上３．４Ａｈ以下とすることが可能である。また、中央側に配置される素電池１００ｂの電気容量は、特に限定されるものではないが、例えば１．６Ａｈ以上２．２Ａｈ以下とすることが可能である。
【００４７】
外側に配置される素電池Ｏ、及び、中央側に配置される素電池Ｉについて、周波数１ｋＨｚの交流で測定した電池Ｏの内部抵抗をＲＯ、電池Ｉの内部抵抗をＲＩとした時にＲＯとＲＩの比が１．２≦ＲＯ／ＲＩ≦３．０であることが好ましい。また、電池Ｏの電気容量をＣＯ、電池Ｉの電気容量をＣＩとした時にＣＯとＣＩの比が１．２≦ＣＯ／ＣＩ≦２．２であることが好ましい。
【００４８】
次に上述した構成の電池モジュール８００の作用効果について説明する。
【００４９】
実施形態１にて上述したように、複数個の素電池が並列に配列されている場合、充電又は放電が進むにつれて、内部抵抗及び電気容量が大きい素電池１００ａは内部抵抗及び電気容量が小さい素電池１００ｂよりも放電電流が大きくなる。そのため、図５に示されるように、内部抵抗及び電気容量が大きい素電池１００ａを外側に配置し、内部抵抗及び電気容量が小さい素電池１００ｂを中央側に配置することにより、温度差の大きい充放電の最終段階において、複数の素電池の発熱に対する冷却効果を均一にさせることができる。
【００５０】
図６は、第２実施形態に係る電池モジュール８００を接続した電池パック９００を概略的に説明する図である。図６に示されるように、上述の電池モジュール８００を電気的に直列又は並列に接続して電池パック９００を形成することも可能である。この電池パック９００は、内部抵抗及び電気容量が大きい素電池１００ａが外側に配置され、内部抵抗及び電気容量が小さい素電池１００ｂが中央側に配置されている。
【００５１】
次に、上述の電池モジュール８００の変形例として、素電池１００の配列形態を変えることも可能である。図７は、素電池１００が格子状（アレイ状）に配列されている第２実施形態に係る電池モジュール８００を概略的に説明する図である。図７に示されるように、素電池１００は、例えば、５個の行及び３個の列を有して格子状に配列されることも可能である。この電池モジュール８００は、電気的に複数接続して電池パックを形成することを想定しておらず、電池モジュール８００単独にて使用することを想定している。かかる場合においても、内部抵抗及び電気容量が大きい素電池１００ａは外側に配置され、内部抵抗及び電気容量が小さい素電池１００ｂは中央側に配置されている。
【００５２】
図８は、格子状に素電池１００が配列された電池モジュール８００を接続した電池パック９００を概略的に説明する図である。図８に示されるように、格子状に素電池１００が配列された電池モジュール８００を電気的に並列に接続して電池パック９００を形成することも可能である。かかる場合は、図７に示した電池モジュール８００と異なり、図上部及び図下部の列を構成する素電池は内部抵抗及び電気容量が大きい素電池１００ａとし、図中央の列を構成する素電池は内部抵抗及び電気容量が小さい素電池１００ｂとする。このようにして、構成される電池パック９００は、内部抵抗及び電気容量が大きい素電池１００ａが外側に配置され、内部抵抗及び電気容量が小さい素電池１００ｂが中央側に配置されている。なお、図８に示される電池パック９００において、両端に位置する各々の電池モジュール８００にて、図中央の列を構成する素電池１００につき、外部と距離が近い端部側に位置する素電池１００のみ、内部抵抗及び電気容量が大きい素電池１００ａとすることも可能である。
【００５３】
《第３実施形態》
上述の実施形態１においては、複数の素電池１００を含む電池モジュール８００が冷却媒体の流れの方向に配列された電池パック９００であったが、本実施形態においては、冷却媒体の流れの方向に配列された素電池１００を備える電池パック９００について説明をする。
【００５４】
図９は、第３実施形態に係る電池パック９００を概略的に説明する図である。本実施形態に係る電池パック９００は、図９に示されるように、電気的に並列に接続されている複数個の素電池１００と、各素電池１００を冷却媒体にて冷却する冷却部４００と、を備えている。
【００５５】
本実施形態では、素電池１００は、内部抵抗及び電気容量が大きい素電池１００ａと、内部抵抗及び電気容量が小さい素電池１００ｂとの２種類の異なる素電池１００を使用している。
【００５６】
冷却部４００は、実施形態１と同様に、例えば冷却風としての冷却媒体を、図示しない冷却媒体放出口から矢印にて示すように放出する。
【００５７】
各々の素電池１００は、図９において矢印にて示される冷却媒体の流れの方向に沿って列状に配列されている。内部抵抗及び電気容量が大きい素電池１００ａが冷却媒体の流れの上流側に配置され、内部抵抗及び電気容量が小さい素電池１００ｂが冷却媒体の流れの下流側に配置されている。
【００５８】
上流側に配置される素電池１００ａの内部抵抗は、特に限定されるものではないが、例えば１．４ｍΩ以上２．２ｍΩ以下とすることが可能である。また、下流側に配置される素電池１００ｂの内部抵抗は、特に限定されるものではないが、例えば０．８ｍΩ以上１．２ｍΩ以下とすることが可能である。
【００５９】
上流側に配置される素電池１００ａの電気容量は、特に限定されるものではないが、例えば２５Ａｈ以上３０Ａｈ以下とすることが可能である。また、下流側に配置される素電池１００ｂの電気容量は、特に限定されるものではないが、例えば１５Ａｈ以上２０Ａｈ以下とすることが可能である。
【００６０】
上流側に配置される素電池Ｘ、及び、下流側に配置される素電池を素電池Ｙについて、周波数１ｋＨｚの交流で測定した電池Ｘの内部抵抗をＲＸ、電池Ｙの内部抵抗をＲＹとした時にＲＸとＲＹの比が１．２≦ＲＸ／ＲＹ≦３．０であることが好ましい。電池Ｘの電気容量をＣＸ、電池Ｙの電気容量をＣＹとした時にＣＸとＣＹの比が１．２≦ＣＸ／ＣＹ≦２．２であることが好ましい。
【００６１】
実施形態１にて上述したように、複数個の素電池が並列に配列されている場合、充電又は放電が進むにつれて、内部抵抗及び電気容量が大きい素電池１００ａは内部抵抗及び電気容量が小さい素電池１００ｂよりも放電電流が大きくなる。そのため、図９に示されるように、内部抵抗及び電気容量が大きい素電池１００ａを冷却媒体の流れの上流側に配置し、内部抵抗及び電気容量が小さい素電池１００ｂを冷却媒体の流れの下流側に配置することにより、温度差の大きい充放電の最終段階において、複数の素電池の発熱に対する冷却効果を均一にさせることができる。
【００６２】
《その他の実施形態》
上述の実施形態１〜３においては、内部抵抗が異なる２種類の電池を使用したが、本発明の範囲はこのような実施形態に限定されることはなく、内部抵抗が異なる３種類以上の電池を使用することが可能である。
【００６３】
また、上述の実施形態においては、素電池１００には、異常発生により電池内の圧力が上昇したとき、ガスを電池外に放出する安全弁機構が備えられていたが、本発明の範囲はこのような実施形態に限定されるものではない。素電池１００にはガスを電池外に放出する安全弁機構が設けられておらず、筐体に配置された場合には排気室３３３が設けられていないものでも良い。
【産業上の利用可能性】
【００６４】
本発明に係る電池モジュール及び電池パックは、高寿命であるので、携帯型電子機器、移動体通信機器、又は車両の電源等に有用である。
【符号の説明】
【００６５】
１００：素電池
１０１：正極
１０２：負極
１０３：セパレータ
１０４：電極群
１０５：正極リード
１０６：負極リード
１０７：電池ケース
１０８：端子板
１０９，１１０：絶縁板
１１１：ガスケット
１１２：フィルタ
１１３：インナーキャップ
１１４：弁体
２００：電池収納部
３００：電池ホルダ
３２３：蓋体
３２５：筐体
３２７：仕切り板
３３３：排気室
３４０：ケース
８００：電池モジュール
９００：電池パック
【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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