(57)【要約】【課題】複数の電池要素間を接続する配線の長さが長くなった場合であっても、インダクタンス成分の影響を減じて小型化・軽量化を実現可能な電池システムを提供する。【解決手段】電池モジュール２１３は、直方体形状に形成された複数の電池セル２１７−１１〜１６の各間を接続して構成される。電池セル２１７−１１〜１３の間を直列に導通接続するバスバーＷ１１，Ｗ１２（第１の電流路）と、電池セル２１７−１４〜１６の間を直列に導通接続するバスバーＷ１４，Ｗ１５（第２の電流路）とは、相互に略所定の間隔を保ってそれぞれ配設される。バスバーＷ１１，Ｗ１２、および、バスバーＷ１４，Ｗ１５における電流の流通方向は、正極端子Ｔｐ１４、負極端子Ｔｎ１３、および、バスバーＷ１３からなる反転部Ｒ１を境に、相互に逆方向に設定される。【選択図】  図３Ｂ
2013191400.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
正極端子および負極端子を有する電池要素を複数接続してなる電池システムであって、
接続対象である一対の前記電池要素のうち一側の電池要素の前記正極端子と他側の電池要素の前記負極端子との間をそれぞれ導通接続する複数の配線を備え、
前記複数の配線は、第１の電流路、および、第２の電流路をそれぞれ有し、
前記第１および第２の電流路は、相互に略所定の間隔を保ってそれぞれ配設され、
前記第１および第２の電流路における電流の流通方向は、相互に逆方向に設定される、
ことを特徴とする電池システム。
【請求項２】
請求項１に記載の電池システムであって、
前記第１および第２の電流路は、相互に近接して直線状に配設される、
ことを特徴とする電池システム。
【請求項３】
請求項１または２に記載の電池システムであって、
前記複数の配線は、前記第１および第２の電流路の間に設けられて当該配線における電流の流通方向を反転させる反転部をさらに有する、
ことを特徴とする電池システム。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか一項に記載の電池システムであって、
前記電池要素は、電池セルである、
ことを特徴とする電池システム。
【請求項５】
請求項１〜３のいずれか一項に記載の電池システムであって、
前記電池要素は、複数の電池セルを直列に接続してなる電池モジュールである、
ことを特徴とする電池システム。
【請求項６】
請求項１〜３のいずれか一項に記載の電池システムであって、
前記電池要素は、電池セル、および、複数の前記電池セルを直列に接続してなる電池モジュールである、
ことを特徴とする電池システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の電池要素の間を、配線を介して接続してなる電池システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
最近時、再生可能エネルギーと呼ばれる、風力発電や太陽光発電などの自然エネルギーに由来する電力系統（発電・変電・送電・配電を統合したシステム）が整備されてきた。再生可能エネルギーを用いた電力系統では、自然環境に及ぼす負荷が少ないという利点がある反面、その発電能力が自然環境に左右される。具体的には、風力や太陽光の強さは時々刻々と変化するため、電力系統に周波数変動や電圧変動などの悪影響を及ぼすことが懸念される。
【０００３】
こうした懸念を除くアプローチのひとつとして、近年、電力貯蔵用の電池システムの開発および電力系統への試験的な導入が着実に進みつつある。
【０００４】
従来の電池システムとしては、例えば複数の電池セルを、直列および並列のいずれか一方またはこれらの組み合わせにより接続したものが知られている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に係る電池システムでは、複数の各電池セルは、正極端子および負極端子を有し、これらの端子および配線を介して、入力回路および出力回路にそれぞれ接続される。
特許文献１によれば、三次元的に相互接続した電池を有する集積電源電池を得ることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−９２８４１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、特許文献１に係る電池システムを、例えば電力貯蔵用途に用いる場合、電池システムの規模を拡大（高電圧化や大容量化）する要請が生じる。電池システムの規模を拡大すると、複数の電池セル間を接続する配線が、その拡大規模に応じて相当な長さとなる。すると、配線に生じるインダクタンス成分も、配線長の増大に応じて相当な大きさとなる。特に、スイッチング素子を用いたインバータ回路に接続される電池システムでは、前記の配線に生じたインダクタンス成分が、出力電圧波形にリプルを生じさせる問題がある。
【０００７】
スイッチング素子を用いたインバータ回路に接続される電池システムにおいて、前記の配線に生じたインダクタンス成分の影響を除去するには、例えば、出力側と接地側との間にコンデンサを介挿することが考えられる。
【０００８】
しかしながら、大きなインダクタンス成分の影響を除去するには、それに見合った大容量のコンデンサを要する。すると、インバータ回路のサイズが大きくなり、これに伴って、システム全体としてのサイズや重量も大きくなってしまう。この点、特許文献１に係る電池システムでは、前記の配線に生じたインダクタンス成分の影響を除去する点については言及されていない。
【０００９】
本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、複数の電池要素間を接続する配線の長さが長くなった場合であっても、インダクタンス成分の影響を減じて小型化・軽量化を実現可能な電池システム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】
【００１０】
上記目的を達成するために、本発明に係る電池システムは、正極端子および負極端子を有する電池要素を複数接続してなる電池システムであって、接続対象である一対の前記電池要素のうち一側の電池要素の前記正極端子と他側の電池要素の前記負極端子との間をそれぞれ導通接続する複数の配線を備え、前記複数の配線は、第１の電流路、および、第２の電流路をそれぞれ有し、前記第１および第２の電流路は、相互に略所定の間隔を保ってそれぞれ配設され、前記第１および第２の電流路における電流の流通方向は、相互に逆方向に設定される、ことを最も主要な特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明に係る電池システムによれば、複数の電池要素間を接続する配線の長さが長くなった場合であっても、インダクタンス成分の影響を減じて小型化・軽量化を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明に係る電池システムが適用される電力システムの概要を表すブロック図である。
【図２】本発明に係る電池システムの階層構造を概念的に表すブロック図である。
【図３Ａ】（ａ）は、本発明の第１実施形態に係る電池システムに相当する電池モジュールの内部を側面から透視して表す図、（ｂ）は、電池モジュールの内部を背面から透視して表す図である。
【図３Ｂ】電池モジュールの内部構成を概念的に表す配線図である。
【図４Ａ】本発明の第２実施形態に係る電池システムに相当する電池パックを表す外観斜視図である。
【図４Ｂ】電池パックの構成要素である電池モジュールの外観斜視図である。
【図４Ｃ】電池モジュールの正面図である。
【図４Ｄ】一対の電池モジュールが配線を介して接続される様子を表す外観斜視図である。
【図４Ｅ】図４Ｄの一対の電池モジュール間の接続状態を上方から視た図である。
【図４Ｆ】電池パックの内部構成を概念的に表す配線図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の第１および第２実施形態に係る電池システムについて、図面を参照して説明する。
【００１４】
〔本発明に係る電池システムが適用される電力システムの概要〕
はじめに、本発明に係る電池システム（第１および第２実施形態に係る電池システム）が適用される電力システムの概要について、図１を参照して説明する。図１は、本発明に係る電池システム２０１が適用される電力システム１０１の概要を表すブロック図である。
【００１５】
風力発電や太陽光発電などの自然エネルギーに由来する電力系統では、自然環境に及ぼす負荷が少ないという利点がある反面、その発電能力が自然環境に左右される。具体的には、風力や太陽光の強さは時々刻々と変化するため、電力系統に周波数変動や電圧変動などの悪影響を及ぼすことが懸念される。
【００１６】
こうした懸念を除くアプローチのひとつとして、図１に示すように、自然エネルギー発電装置に電池システムを併設し、電力系統の周波数変動や電圧変動の抑制を図る電力システム１０１が提案された。
【００１７】
電力システム１０１は、図１に示すように、電力系統１０２と、発電装置１０３と、インバータ１０４と、本発明に係る電池システム２０１とを備えて構成される。
なお、本発明に係る電池システム２０１とは、後記する第１および第２実施形態に係る電池システムを包括する概念である。
【００１８】
発電装置１０３は、例えば、自然エネルギーに由来して発電した電力を電力系統１０２に供給する機能を有する。発電装置１０３と電力系統１０２とを接続する電線１０５には、連結点Ａおよびインバータ１０４をそれぞれ介して、本発明に係る電池システム２０１が接続されている。
【００１９】
インバータ１０４は、発電装置１０３で発電された電力を直流電力に変換し、変換した直流電力を電池システム２０１へ送る機能と、電池システム２０１に蓄えられた直流電力を交流電力に変換し、変換した交流電力を電力系統１０２へ送る機能とを有する。負荷への送電は、交流の電力系統１０２を介して行われる。
【００２０】
発電装置１０３として自然エネルギー発電装置１０３を採用した場合、その出力は、天候や季節などの自然環境の変化に係る影響を受けて変動する。この出力変動は、電力系統１０２の周波数変動や電圧変動を招き、電力系統１０２の電力品質を低下させる要因となる。
【００２１】
この点、本発明に係る電池システム２０１は、電力系統１０２の周波数や電圧の変動が所定の範囲内に収まるように機能する。すなわち、電池システム２０１は、電力系統１０２に過剰な電力が供給された場合はその過剰電力を電池システム２０１に充電する一方、電力が不足する場合は電池システム２０１に蓄えられた電力を放電する、いわゆるバッファ機能を有する。これにより、本発明に係る電池システム２０１は、電力系統１０２の周波数変動や電圧変動を抑制することができる。
【００２２】
〔本発明に係る電池システム２０１の階層構造〕
次に、本発明に係る電池システム２０１の階層構造について、図２を参照して説明する。図２は、本発明に係る電池システム２０１の階層構造を概念的に表すブロック図である。
【００２３】
本発明に係る電池システム２０１は、例えば図２に示すように、複数の電池セル２１７を接続してなる電池モジュール２１３と、複数の電池モジュール２１３を接続してなる電池パック２０３と、複数の電池パック２０３を接続してなる電池ブロック２５１とを、相互に階層化して構成されている。
【００２４】
なお、電池モジュール２１３は、複数の電池セル２１７を直列接続したもの、複数の電池セル２１７を並列接続したもの、並びに、複数の電池セル２１７を直列および並列の組み合わせにより接続したものを含む。同様に、電池パック２０３は、複数の電池モジュール２１３を直列接続したもの、複数の電池モジュール２１３を並列接続したもの、並びに、複数の電池モジュール２１３を直列および並列の組み合わせにより接続したものを含む。同様に、電池ブロック２５１は、複数の電池パック２０３を直列接続したもの、複数の電池パック２０３を並列接続したもの、並びに、複数の電池パック２０３を直列および並列の組み合わせにより接続したものを含む。
【００２５】
電池モジュール２１３は、図２に示すように、複数の電池セル２１７と、電池セル監視部（ＣＣＵ）２１８とを備えている。電池セル２１７および電池モジュール２１３は、本発明の“電池要素”の概念に含まれる。
【００２６】
複数の各電池セル２１７は、電力系統１０２からインバータ１０４を介して供給される直流電力を一時的に充電する一方、電池セル２１７に蓄えた直流電力を必要に応じて放電する機能を有する。
【００２７】
電池セル監視部（ＣＣＵ）２１８は、複数の各電池セル２１７毎の端子間電圧、温度、電流を計測し、各電池セル２１７毎の充電状態（ＳＯＣ；State Of Charge）に係る情報を取得する機能を有する。また、電池セル監視部２１８は、複数の各電池セル２１７毎の端子間電圧に基づいて、過充電または過放電の診断を行なう機能を有する。
【００２８】
電池パック２０３は、図２に示すように、複数の電池モジュール２１３と、電池制御装置（ＢＣＵ）２１５とを備えている。電池パック２０３は、本発明の“電池要素”の概念に含まれる。
【００２９】
複数の各電池モジュール２１３は、電力系統１０２からインバータ１０４を介して供給される直流電力を一時的に電池セル２１７に充電する一方、電池セル２１７に蓄えた直流電力を必要に応じて放電する機能を有する。
【００３０】
電池制御装置（ＢＣＵ）２１５は、不図示の通信媒体を介して電池セル監視部２１８から取得した複数の各電池セル２１７の充電状態情報や電池パック２０３の管理情報を、不図示の通信媒体を介して自身の上位の制御装置である統合制御装置（ＩＢＣＵ）２６１およびシステム制御装置（ＢＳＣＵ）２７１へと報告する機能を有する。
【００３１】
電池ブロック２５１は、図２に示すように、複数の電池パック２０３と、統合制御装置（ＩＢＣＵ）２６１とを備えている。電池ブロック２５１は、本発明の“電池要素”の概念に含まれる。
【００３２】
複数の各電池パック２０３は、電池セル２１７や電池モジュール２１３と同様に、電力系統１０２からインバータ１０４を介して供給される直流電力を一時的に充電する一方、電池パック２０３に蓄えた直流電力を必要に応じて放電する機能を有する。
【００３３】
統合制御装置（ＩＢＣＵ）２６１は、通信媒体を介して電池制御装置（ＢＣＵ）２１５から取得した情報や電池ブロック２５１の管理情報を、通信媒体を介して自身の上位の制御装置であるシステム制御装置（ＢＳＣＵ）２７１へと報告する機能を有する。システム制御装置（ＢＳＣＵ）２７１は、複数の電池ブロック２５１の動作管理を行う機能を有する。
【００３４】
〔本発明に係る電池システム２０１の概要〕
本発明の第１および第２実施形態の説明に先立って、本発明に係る電池システム２０１の概要について説明する。
本発明に係る電池システム２０１は、正極端子および負極端子を有する電池要素を複数接続してなる電池システムであって、接続対象である一対の電池要素のうち一側の電池要素の正極端子と他側の電池要素の負極端子との間をそれぞれ導通接続する複数の配線を備え、複数の配線は、第１の電流路、および、第２の電流路をそれぞれ有し、第１および第２の電流路は、相互に略所定の間隔を保ってそれぞれ配設され、第１および第２の電流路における電流の流通方向は、相互に逆方向に設定される、ことを最も主要な特徴とする。
なお、後記する第１実施形態では、電池セル２１７が本発明の“電池要素”に、電池モジュール２１３が本発明の“電池システム”に、それぞれ相当する。また、後記する第２実施形態では、電池モジュール２１３が本発明の“電池要素”に、電池パック２０３が本発明の“電池システム”に、それぞれ相当する。
【００３５】
本発明に係る電池システム２０１によれば、複数の電池要素間を接続する配線の長さが長くなった場合であっても、インダクタンス成分の影響を減じて小型化・軽量化を実現することができる。
【００３６】
〔本発明の第１実施形態に係る電池システムに相当する電池モジュール２１３〕
次に、本発明の第１実施形態に係る電池システムに相当する電池モジュール２１３について、図３Ａ（ａ），（ｂ）および図３Ｂを参照して説明する。図３Ａ（ａ）は、本発明の第１実施形態に係る電池システムに相当する電池モジュール２１３の内部を側面から透視して表す図、図３Ａ（ｂ）は、電池モジュール２１３の内部を背面から透視して表す図である。図３Ｂは、電池モジュール２１３の内部構成を概念的に表す配線図である。
なお、図３Ａ（ｂ）と図３Ｂは、同一の対象について図示したものであり、図３Ｂでは、図３Ａ（ｂ）の正極端子Ｔｐ１１〜１６および負極端子Ｔｎ１１〜１６やバスバーＷ１０〜Ｗ１６についての形状や構造などが概念的に表されている。
【００３７】
本発明の第１実施形態に係る電池システムに相当する電池モジュール２１３は、図３Ａ（ａ）および（ｂ）に示すように、薄型の直方体形状に形成された複数の電池セル２１７−１１〜１６を例えば３行２列に整列配置し、これらの各間を接続して構成されている。複数の各電池セル２１７−１１〜１６は、正極端子Ｔｐ１１〜１６および負極端子Ｔｎ１１〜１６をそれぞれ有する。
【００３８】
接続対象である一対の電池セル２１７−１１，１２のうち、一側の電池セル２１７−１２の正極端子Ｔｐ１２と、他側の電池セル２１７−１１の負極端子Ｔｎ１１との間は、本発明の“配線”に相当するバスバーＷ１１を介して導通接続される。バスバーＷ１１は、例えば銅などの導電性の良好な金属よりなる（以下、同じ）。
【００３９】
また、接続対象である一対の電池セル２１７−１２，３のうち、一側の電池セル２１７−３の正極端子Ｔｐ１３と、他側の電池セル２１７−１２の負極端子Ｔｎ１２との間は、バスバーＷ１２を介して導通接続される。
【００４０】
また、接続対象である一対の電池セル２１７−１３，１４のうち、一側の電池セル２１７−１４の正極端子Ｔｐ１４と、他側の電池セル２１７−１３の負極端子Ｔｎ１３との間は、バスバーＷ１３を介して導通接続される。
なお、正極端子Ｔｐ１４、負極端子Ｔｎ１３、および、これらの端子間を導通接続するバスバーＷ１３は、反転部Ｒ１を構成する。
【００４１】
また、接続対象である一対の電池セル２１７−１４，１５のうち、一側の電池セル２１７−１５の正極端子Ｔｐ１５と、他側の電池セル２１７−１４の負極端子Ｔｎ１４との間は、バスバーＷ１４を介して導通接続される。
【００４２】
また、接続対象である一対の電池セル２１７−１５，１６のうち、一側の電池セル２１７−１６の正極端子Ｔｐ１６と、他側の電池セル２１７−１５の負極端子Ｔｎ１５との間は、バスバーＷ１５を介して導通接続される。
【００４３】
そして、図３Ａ（ａ）および（ｂ）に示すように、電池セル２１７−１１の正極端子Ｔｐ１１に導通接続されるバスバーＷ１０が、電池モジュール２１３の正極端子に導通接続されるバスバーとして設けられている。また、電池セル２１７−１６の負極端子Ｔｎ１６に導通接続されるバスバーＷ１６が、電池モジュール２１３の負極端子に導通接続されるバスバーとして設けられている。
【００４４】
要するに、本発明の第１実施形態に係る電池システムに相当する電池モジュール２１３では、図３Ｂに示すように、電池セル２１７−１１〜１３の間を直列に導通接続するバスバーＷ１１，Ｗ１２（本発明の“第１の電流路”に相当する。）と、電池セル２１７−１４〜１６の間を直列に導通接続するバスバーＷ１４，Ｗ１５（本発明の“第２の電流路”に相当する。）とは、相互に略所定の間隔を保ってそれぞれ配設されている。
【００４５】
なお、バスバーＷ１１，Ｗ１２と、バスバーＷ１４，Ｗ１５とは、相互に近接して直線状に配設されるのが好ましい。後で詳しく説明するように、バスバーＷ１１，Ｗ１２，Ｗ１４，Ｗ１５に係るインダクタンス成分の相殺効果を高めることができるからである。また、バスバーＷ１１，Ｗ１２、および、バスバーＷ１４，Ｗ１５における電流の流通方向は、図３Ｂに示すように、正極端子Ｔｐ１４、負極端子Ｔｎ１３、および、バスバーＷ１３からなる反転部Ｒ１を境に、相互に逆方向に設定されている。
【００４６】
〔本発明の第１実施形態に係る電池システムに相当する電池モジュール２１３の作用効果〕
本発明の第１実施形態に係る電池システムに相当する電池モジュール２１３では、バスバーＷ１１，Ｗ１２と、バスバーＷ１４，Ｗ１５とは、相互に略所定の間隔を保ってそれぞれ配設され、バスバーＷ１１，Ｗ１２、および、バスバーＷ１４，Ｗ１５における電流の流通方向は、相互に逆方向に設定される。
【００４７】
ここで、バスバーＷ１１，Ｗ１２に係る等価インダクタンスをそれぞれＬ１１，Ｌ１２とし、バスバーＷ１３に係る等価インダクタンスをＬ１３とし、バスバーＷ１４，Ｗ１５に係る等価インダクタンスをそれぞれＬ１４，Ｌ１５とし、バスバーＷ１１，Ｗ１５間に係る相互インダクタンスＭ１１とし、バスバーＷ１２，Ｗ１４間に係る相互インダクタンスＭ１２として表す。このとき、電池セル２１７−１１の正極端子Ｔｐ１１から、電池セル２１７−１６の負極端子Ｔｎ１６に到る第１電流ループＩＬＰ１の等価インダクタンス（残留インダクタンス）Ｌ１［Ｈ］は、（式１）のように表せる。
Ｌ１＝Ｌ１１＋Ｌ１２＋Ｌ１３＋Ｌ１４＋Ｌ１５−Ｍ１１−Ｍ１２      （式１）
【００４８】
第１電流ループＩＬＰ１の等価インダクタンス（残留インダクタンス）Ｌ１の計算式（式１）において、相互インダクタンスＭ１１，Ｍ１２の極性がマイナスとなるのは、第１電流ループＩＬＰ１におけるバスバーＷ１１，Ｗ１２、および、バスバーＷ１４，Ｗ１５は、それぞれにおいて発生する磁束を相互に打ち消し合うように配設されているからである。
【００４９】
このため、本発明の第１実施形態に係る電池システムに相当する電池モジュール２１３では、本発明の適用がない比較例と比べて、相互インダクタンス（Ｍ１１＋Ｍ１２）の分だけ、第１電流ループＩＬＰ１の等価インダクタンス（残留インダクタンス）Ｌ１を減らすことができる。その結果、不図示のスイッチング素子を用いたインバータ１０４に接続される電池システム２０１において、配線に生じたインダクタンス成分の影響を除去するための不図示のコンデンサとして、本発明の適用がない比較例と比べて、小容量のものを用いることができる。
【００５０】
したがって、本発明の第１実施形態に係る電池システムに相当する電池モジュール２１３によれば、複数の電池セル２１７−１１〜１６間を接続する配線の長さが長くなった場合であっても、インダクタンス成分Ｌ１の影響を減じて、電力システム１０１の小型化・軽量化を実現することができる。
【００５１】
〔本発明の第２実施形態に係る電池システムに相当する電池パック２０３〕
次に、本発明の第２実施形態に係る電池システムに相当する電池パック２０３について、図４Ａ〜図４Ｆを参照して説明する。図４Ａは、本発明の第２実施形態に係る電池システムに相当する電池パック２０３を表す外観斜視図である。図４Ｂは、電池パック２０３の構成要素である電池モジュール２１３の外観斜視図である。図４Ｃは、電池モジュール２１３の正面図である。
【００５２】
本発明の第２実施形態に係る電池システムに相当する電池パック２０３は、図４Ａに示すように、複数の電池モジュール２１３−２１〜２６を例えば３行２列に整列配置し、これらの各間を接続して構成されている。複数の電池モジュール２１３−２１〜２６としては、本発明の第１実施形態に係る電池システムに相当する電池モジュール２１３の構成を採用するのが好ましい。電池モジュール２１３でのインダクタンス成分の低減効果と、電池パック２０３でのインダクタンス成分の低減効果とが相乗的に作用して、インダクタンス成分の顕著な低減効果を期待することができるからである。
【００５３】
電池モジュール２１３−２１（ただし、電池モジュール２１３−２２〜２６も同様の構成である。）は、図４Ｂおよび図４Ｃに示すように、直方体形状に形成されている。電池モジュール２１３−２１の正面板２１３−２１ａには、逆さ椀状に隆起した正極端子Ｔｐ２１および負極端子Ｔｎ２１がそれぞれ設けられている。正極端子Ｔｐ２１および負極端子Ｔｎ２１は、図４Ｃに示すように、正面板２１３−２１ａにおける長手方向に沿う中心線ＣＴＬに対して一方の側にオフセットして設けられている。
【００５４】
このように、正極端子Ｔｐ２１および負極端子Ｔｎ２１を、正面板２１３−２１ａの中心線ＣＴＬに対して一方の側にオフセットして設けたのは、端子間の干渉を避けるためである。すなわち、本発明の第２実施形態に係る電池システムに相当する電池パック２０３では、後記するように、例えば一対の電池モジュール２１３−２１，２６間を、各自の正面板２１３−２１ａ，２６ａ同士が対向するように配設する。このため、仮に、正極端子Ｔｐ２１および負極端子Ｔｎ２１を、正面板２１３−２１ａの中心線ＣＴＬに沿って設けた場合、各自の正面板２１３−２１ａ，２６ａに設けられた端子同士が相互に干渉してしまうのである。
【００５５】
次に、本発明の第２実施形態に係る電池システムに相当する電池パック２０３の構成について、６つの電池モジュール２１３−２１〜２６の各間を、本発明の“配線”に相当するバスバーＷ２０〜Ｗ２６を介して導通接続する例をあげて、図４Ｄ〜図４Ｆを参照して説明する。図４Ｄは、一対の電池モジュール２１３が配線Ｗ２１〜Ｗ２３を介して接続される様子を表す外観斜視図である。図４Ｅは、図４Ｄの一対の電池モジュール２１３間の接続状態を上方から視た図である。図４Ｆは、電池パック２０３の内部構成を概念的に表す配線図である。
【００５６】
複数の各電池モジュール２１３−２１〜２６は、図４Ｄに示すように、それぞれの正面板２１３−２１ａ〜２６ａに、正極端子Ｔｐ２１〜２６および負極端子Ｔｎ２１〜２６をそれぞれ有する。
【００５７】
電池モジュール２１３−２１と、電池モジュール２１３−２６とは、図４Ｄに示すように、各自の正面板２１３−２１ａ，２６ａ同士が対向するように設けられている。また、電池モジュール２１３−２６は、電池モジュール２１３−２１に対して倒立するように設けられている。これにより、各自の正面板２１３−２１ａ，２６ａに設けられた端子同士の干渉を未然に回避するようにしている。
【００５８】
前記と同様に、電池モジュール２１３−２２と、電池モジュール２１３−２５とは、図４Ｄに示すように、各自の正面板２１３−２２ａ，２５ａ同士が対向するように設けられている。また、電池モジュール２１３−２５は、電池モジュール２１３−２２に対して倒立するように設けられている。これにより、各自の正面板２１３−２２ａ，２５ａに設けられた端子同士の干渉を未然に回避するようにしている。
【００５９】
また、前記と同様に、電池モジュール２１３−２３と、電池モジュール２１３−２４とは、図４Ｄに示すように、各自の正面板２１３−２３ａ，２４ａ同士が対向するように設けられている。また、電池モジュール２１３−２４は、電池モジュール２１３−２３に対して倒立させて設けられている。これにより、各自の正面板２１３−２３ａ，２４ａに設けられた端子同士の干渉を未然に回避するようにしている。
【００６０】
接続対象である一対の電池モジュール２１３−２１，２２のうち、一側の電池モジュール２１３−２２の正極端子Ｔｐ２２と、他側の電池モジュール２１３−２１の負極端子Ｔｎ２１との間は、図４Ｄに示すように、本発明の“配線”に相当するバスバーＷ２１を介して導通接続される。バスバーＷ２１は、例えば銅などの導電性の良好な金属よりなる（以下、同じ）。
【００６１】
また、接続対象である一対の電池モジュール２１３−２２，２３のうち、一側の電池モジュール２１３−２３の正極端子Ｔｐ２３と、他側の電池モジュール２１３−２２の負極端子Ｔｎ２２との間は、図４Ｄに示すように、バスバーＷ２２を介して導通接続される。
【００６２】
また、接続対象である一対の電池モジュール２１３−２３，２４のうち、一側の電池モジュール２１３−２４の正極端子Ｔｐ２４と、他側の電池モジュール２１３−２３の負極端子Ｔｎ２３との間は、図４Ｄおよび図４Ｅに示すように、クランク形状のバスバーＷ２３を介して導通接続される。
なお、正極端子Ｔｐ２４、負極端子Ｔｎ２３、および、これらの端子間を導通接続するバスバーＷ２３は、反転部Ｒ２を構成する。
【００６３】
ここで、一対の電池モジュール２１３−２３，２４間を導通接続するに際し、クランク形状のバスバーＷ２３を用いたのは、一対の電池モジュール２１３−２３，２４同士の間隔をできるだけ狭めて、単位容積あたりの電池モジュールの設置数量を増やすことができるからである。
【００６４】
また、接続対象である一対の電池モジュール２１３−２４，２５のうち、一側の電池モジュール２１３−２５の正極端子Ｔｐ２５と、他側の電池モジュール２１３−２４の負極端子Ｔｎ２４との間は、図４Ｄに示すように、バスバーＷ２４を介して導通接続される。
【００６５】
また、接続対象である一対の電池モジュール２１３−２５，２６のうち、一側の電池モジュール２１３−２６の正極端子Ｔｐ２６と、他側の電池モジュール２１３−２５の負極端子Ｔｎ２５との間は、図４Ｄに示すように、バスバーＷ２５を介して導通接続される。
【００６６】
そして、図４Ｄおよび図４Ｆに示すように、電池モジュール２１３−２１の正極端子Ｔｐ２１に導通接続されるバスバーＷ２０が、電池パック２０３の正極端子に導通接続されるバスバーとして設けられている。また、電池モジュール２１３−２６の負極端子Ｔｎ２６に導通接続されるバスバーＷ２６が、電池パック２０３の負極端子に導通接続されるバスバーとして設けられている。
【００６７】
要するに、本発明の第２実施形態に係る電池システムに相当する電池パック２０３では、図４Ｆに示すように、電池モジュール２１３−２１〜２３の間を直列に導通接続するバスバーＷ２１，Ｗ２２（本発明の“第１の電流路”に相当する。）と、電池モジュール２１３−２４〜２６の間を直列に導通接続するバスバーＷ２４，Ｗ２５（本発明の“第２の電流路”に相当する。）とは、相互に略所定の間隔を保ってそれぞれ配設されている。
【００６８】
なお、バスバーＷ２１，Ｗ２２と、バスバーＷ２４，Ｗ２５とは、相互に近接して直線状に配設されるのが好ましい。バスバーＷ２１，Ｗ２２，Ｗ２４，Ｗ２５に係るインダクタンス成分の相殺効果を高めることができるからである。また、バスバーＷ２１，Ｗ２２、および、バスバーＷ２４，Ｗ２５における電流の流通方向は、図４Ｆに示すように、正極端子Ｔｐ２４、負極端子Ｔｎ２３、および、バスバーＷ２３からなる反転部Ｒ２を境に、相互に逆方向に設定されている。
【００６９】
〔本発明の第２実施形態に係る電池システムに相当する電池パック２０３の作用効果〕
本発明の第２実施形態に係る電池システムに相当する電池パック２０３では、バスバーＷ２１，Ｗ２２と、バスバーＷ２４，Ｗ２５とは、相互に略所定の間隔を保ってそれぞれ配設され、バスバーＷ２１，Ｗ２２、および、バスバーＷ２４，Ｗ２５における電流の流通方向は、相互に逆方向に設定される。
【００７０】
ここで、バスバーＷ２１，Ｗ２２に係る等価インダクタンスをそれぞれＬ２１，Ｌ２２とし、バスバーＷ２３に係る等価インダクタンスをＬ２３とし、バスバーＷ２４，Ｗ２５に係る等価インダクタンスをそれぞれＬ２４，Ｌ２５とし、バスバーＷ２１，Ｗ２５間に係る相互インダクタンスＭ２１とし、バスバーＷ２２，Ｗ２４間に係る相互インダクタンスＭ２２として表す。このとき、電池モジュール２１３−２１の正極端子Ｔｐ２１から、電池モジュール２１３−２６の負極端子Ｔｎ２６に到る第２電流ループＩＬＰ２の等価インダクタンス（残留インダクタンス）Ｌ２［Ｈ］は、（式２）のように表せる。
Ｌ２＝Ｌ２１＋Ｌ２２＋Ｌ２３＋Ｌ２４＋Ｌ２５−Ｍ２１−Ｍ２２      （式２）
【００７１】
第２電流ループＩＬＰ２の等価インダクタンス（残留インダクタンス）Ｌ２の計算式（式２）において、相互インダクタンスＭ２１，Ｍ２２の極性がマイナスとなるのは、第２電流ループＩＬＰ２におけるバスバーＷ２１，Ｗ２２、および、バスバーＷ２４，Ｗ２５は、それぞれにおいて発生する磁束を相互に打ち消し合うように配設されているからである。
【００７２】
このため、本発明の第２実施形態に係る電池システムに相当する電池パック２０３では、本発明の適用がない比較例と比べて、相互インダクタンス（Ｍ２１＋Ｍ２２）の分だけ、第２電流ループＩＬＰ２の等価インダクタンス（残留インダクタンス）Ｌ２を減らすことができる。その結果、スイッチング素子を用いたインバータ１０４に接続される電池システム２０１において、配線に生じたインダクタンス成分の影響を除去するためのコンデンサとして、本発明の適用がない比較例と比べて、小容量のものを用いることができる。
【００７３】
したがって、本発明の第２実施形態に係る電池システムに相当する電池パック２０３によれば、複数の電池モジュール２１３−２１〜２６間を接続する配線の長さが長くなった場合であっても、インダクタンス成分Ｌの影響を減じて、電力システム１０１の小型化・軽量化を実現することができる。
【００７４】
また、本発明の第２実施形態に係る電池システムに相当する電池パック２０３によれば、複数の電池モジュール２１３−２１〜２６として、本発明の第１実施形態に係る電池システムに相当する電池モジュール２１３の構成を採用したので、電池モジュール２１３でのインダクタンス成分の低減効果と、電池パック２０３でのインダクタンス成分の低減効果とが相乗的に作用して、インダクタンス成分の顕著な低減効果を期待することができる。
【００７５】
〔その他の実施形態〕
以上説明した複数の実施形態は、本発明の具現化例を示したものである。したがって、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されることがあってはならない。本発明はその要旨またはその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形態で実施することができるからである。
【００７６】
例えば、第１実施形態に係る電池システムに相当する電池モジュール２１３の説明において、本発明の“第１の電流路”に相当するバスバーＷ１１，Ｗ１２と、本発明の“第２の電流路”に相当するバスバーＷ１４，Ｗ１５とが、共通の第１電流ループＩＬＰ１に属する態様を例示して説明したが、本発明はこの例に限定されない。本発明の“第１の電流路”に相当するバスバーと、本発明の“第２の電流路”に相当するバスバーとが、相互に異なる電流ループに属する態様も、本発明の技術的範囲に含まれる。
【００７７】
また、第２実施形態に係る電池システムに相当する電池パック２０３の説明において、本発明の“第１の電流路”に相当するバスバーＷ２１，Ｗ２２と、本発明の“第２の電流路”に相当するバスバーＷ２４，Ｗ２５とが、共通の第２電流ループＩＬＰ２に属する態様を例示して説明したが、本発明はこの例に限定されない。本発明の“第１の電流路”に相当するバスバーと、本発明の“第２の電流路”に相当するバスバーとが、相互に異なる電流ループに属する態様も、本発明の技術的範囲に含まれる。
【００７８】
また、第２実施形態に係る電池システムに相当する電池パック２０３の説明において、電池パック２０３の構成要素である複数の電池モジュール２１３−２１〜２６として、本発明の第１実施形態に係る電池システムに相当する電池モジュール２１３の構成を採用する例をあげて説明したが、本発明はこの例に限定されない。電池パック２０３の構成要素である複数の電池モジュール２１３−２１〜２６として、本発明の適用がない比較例に係る電池モジュール２１３の構成を採用する態様も、本発明の技術的範囲に含まれる。
【００７９】
また、第１実施形態に係る電池システムに相当する電池モジュール２１３の説明において、複数の電池セル２１７−１１〜１６として、３行２列に整列配置される態様を例示して説明したが、本発明はこの例に限定されない。複数の電池セルに関し、行方向の数量、および、列方向の数量は、適宜変更可能な任意の数量に設定すればよい。
【００８０】
また、第２実施形態に係る電池システムに相当する電池パック２０３の説明において、複数の電池モジュール２１３−２１〜２６として、３行２列に整列配置される態様を例示して説明したが、本発明はこの例に限定されない。複数の電池モジュールに関し、行方向の数量、および、列方向の数量は、適宜変更可能な任意の数量に設定すればよい。
【符号の説明】
【００８１】
２０１    本発明に係る電池システム
２０３    電池パック（電池要素、電池システム）
２１３    電池モジュール（電池システム）
２１７−１１〜１６    電池セル（電池要素）
２５１    電池ブロック（電池システム）
Ｔｐ１１〜１６    第１実施形態に係る正極端子
Ｔｐ２１〜２６    第２実施形態に係る正極端子
Ｔｎ１１〜１６    第１実施形態に係る負極端子
Ｔｎ２１〜２６    第２実施形態に係る負極端子
Ｗ１０〜Ｗ１６    第１実施形態に係るバスバー
Ｗ１１，Ｗ１２    第１実施形態に係るバスバー（第１の電流路）
Ｗ１４，Ｗ１５    第１実施形態に係るバスバー（第２の電流路）
Ｗ２０〜Ｗ２６    第２実施形態に係るバスバー
Ｗ２１，Ｗ２２    第２実施形態に係るバスバー（第１の電流路）
Ｗ２４，Ｗ２５    第２実施形態に係るバスバー（第２の電流路）
Ｌ１１    バスバーＷ１１に係る等価インダクタンス
Ｌ１２    バスバーＷ１２に係る等価インダクタンス
Ｌ１３    バスバーＷ１３に係る等価インダクタンス
Ｌ１４    バスバーＷ１４に係る等価インダクタンス
Ｌ１５    バスバーＷ１５に係る等価インダクタンス
Ｌ２１    バスバーＷ２１に係る等価インダクタンス
Ｌ２２    バスバーＷ２２に係る等価インダクタンス
Ｌ２３    バスバーＷ２３に係る等価インダクタンス
Ｌ２４    バスバーＷ２４に係る等価インダクタンス
Ｌ２５    バスバーＷ２５に係る等価インダクタンス
Ｍ１１    バスバーＷ１１，Ｗ１５間に係る相互インダクタンス
Ｍ１２    バスバーＷ１２，Ｗ１４間に係る相互インダクタンス
Ｍ２１    バスバーＷ２１，Ｗ２５間に係る相互インダクタンス
Ｍ２２    バスバーＷ２２，Ｗ２４間に係る相互インダクタンス
Ｒ１    第１実施形態に係る反転部
Ｒ２    第２実施形態に係る反転部
ＩＬＰ１    第１電流ループ
ＩＬＰ２    第２電流ループ
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
2013191400.tif 000009
【図４Ｄ】
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【図４Ｅ】
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【図４Ｆ】
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