(57)【要約】【課題】バッテリモジュールの体格を小さくする。【解決手段】多数の単電池１１〜１６を積層して電気的に直列に接続した組電池１０と、単電池１１〜１６の電圧を検出する電圧検出回路８０と、を備えるバッテリモジュール１００であって、単電池１１〜１６は内部で発生したガスを排出する排ガス部５１と、正極端子２１ａ〜２６ａと、負極端子２１ｂ〜２６ｂとを備え、組電池１０は、排ガス部５１が並んだ排ガス部列５２と、正極端子と負極端子とが交互に並んだ第１端子列２７と、第２端子列２８と、を含み、電圧検出回路８０は、組電池１０の第１端子列２７と排ガス部列５２との間に配置される第１監視ＩＣ６２と、組電池１０の第２端子列２８と排ガス部列５２との間に配置される第２監視ＩＣ７２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】
多数の単電池を積層して電気的に直列に接続した組電池と、
前記単電池の電圧を検出する電圧検出回路と、を備えるバッテリモジュールであって、
前記単電池は、上端面の中央に配置されて内部で発生したガスを外部に排出する排ガス部と、前記上端面の前記排ガス部の一方の側に配置される正極端子と、前記上端面の前記排ガス部の他方の側に配置される負極端子とを備え、
前記組電池は、上面の中央に前記排ガス部が直線状に並んだ排ガス部列と、前記上面の前記排ガス部列の一方の側で前記単電池の前記正極端子と前記負極端子とが積層方向に交互に並んだ第１端子列と、前記上面の前記排ガス部列の他方の側で前記単電池の前記正極端子と前記負極端子とが積層方向に交互に並んだ第２端子列と、前記第１端子列の内の隣接する前記正極端子と前記負極端子とを接続する第１接続部材と、前記第２端子列の内の隣接する前記正極端子と前記負極端子とを接続する第２接続部材とを含み、
前記電圧検出回路は、前記組電池の前記第１端子列と前記排ガス部列との間に配置され、前記第１接続部材の電位を検出する第１監視ＩＣと、前記組電池の前記第２端子列と前記排ガス部列との間に配置され、前記第２接続部材の電位を検出する第２監視ＩＣと、を備えること、
を特徴とするバッテリモジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、多数の単電池を積層して直列に接続したバッテリモジュールの構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
複数の単電池を直列に接続したバッテリモジュールが多く用いられている。このようなバッテリモジュールでは、単電池の過充電や過放電等の異常な状態を回避するために、単電池の電圧や温度等を常時監視している。単電池の電圧を検出するには、単電池と電圧検出デバイスとの間を計測線で接続することが必要となるが、この場合には、回路基板の配線パターンが複雑になってしまうという問題があった。
【０００３】
そこで、複数の単電池の内、偶数番目の単電池に対応する計測線を接続する第１電圧検出デバイスと、奇数番目の単電池に対応する計測線を接続する第２電圧検出デバイスとを含む回路基板をバッテリモジュールの上面中央に配置し、回路基板の配線パターンを平易とする電池状態検出回路が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１５−６４９２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、バッテリモジュールの単電池としては、リチウムイオン電池等の二次電池が用いられるが、二次電池は、内部で発生したガスを外部に排出する安全弁或いはラプチャーディスク等の排ガス部が上側の面の中央に設けられている。単電池の排ガス部には、排ガス部から排出されたガスを収集する排煙流路が設けられる場合が多い。このため、排ガス部を有する単電池によって構成したバッテリモジュールに特許文献１に記載されたような電池状態検出回路を取り付けようとすると、回路基板を排煙流路の上側に配置することが必要となり、バッテリモジュール全体の高さが高くなってしまい、体格が大きくなってしまうという問題があった。
【０００６】
そこで、本発明は、排ガス部を有する単電池によって構成したバッテリモジュールの体格を小さくすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明のバッテリモジュールは、多数の単電池を積層して電気的に直列に接続した組電池と、前記単電池の電圧を検出する電圧検出回路と、を備えるバッテリモジュールであって、前記単電池は、上端面の中央に配置されて内部で発生したガスを外部に排出する排ガス部と、前記上端面の前記排ガス部の一方の側に配置される正極端子と、前記上端面の前記排ガス部の他方の側に配置される負極端子とを備え、前記組電池は、上面の中央に前記排ガス部が直線状に並んだ排ガス部列と、前記上面の前記排ガス部列の一方の側で前記単電池の前記正極端子と前記負極端子とが積層方向に交互に並んだ第１端子列と、前記上面の前記排ガス部列の他方の側で前記単電池の前記正極端子と前記負極端子とが積層方向に交互に並んだ第２端子列と、前記第１端子列の内の隣接する前記正極端子と前記負極端子とを接続する第１接続部材と、前記第２端子列の内の隣接する前記正極端子と前記負極端子とを接続する第２接続部材とを含み、前記電圧検出回路は、前記組電池の前記第１端子列と前記排ガス部列との間に配置され、前記第１接続部材の電位を検出する第１監視ＩＣと、前記組電池の前記第２端子列と前記排ガス部列との間に配置され、前記第２接続部材の電位を検出する第２監視ＩＣと、を備えること、を特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明は、排ガス部を有する単電池によって構成したバッテリモジュールの体格を小さくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施形態におけるバッテリモジュールの構成を示す平面図である。
【図２】本発明の実施形態におけるバッテリモジュールの構成を示す立面図である。
【図３】本発明の実施形態におけるバッテリモジュールの構成を示す配線図である。
【図４】従来技術におけるバッテリモジュールの構成を示す平面図である。
【図５】従来技術におけるバッテリモジュールの構成を示す立面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態のバッテリモジュール１００について説明する。図１に示すように、本実施形態のバッテリモジュール１００は、多数の単電池１１〜１６を積層して電気的に直列に接続した組電池１０と、単電池１１〜１６の電圧Ｖ１１〜Ｖ１６を検出する電圧検出回路８０とを備えている。
【００１１】
図１、図２に示すように、単電池１１は、リチウムイオン電池等の二次電池である。単電池１１は、扁平直方体形状のいわゆる角型電池であり、内部には、負極板と正極板と二枚の絶縁性のセパレータを積層して四角形状に巻回した発電要素と電解液とが収納されている。上端面１１ａの両側には、発電要素が発電する電力を出力するための正極端子２１ａと負極端子２１ｂが設けられている。また、上端面１１ａの中央には内部で発生したガスを外部に排出する安全弁或いはラプチャーディスク等の排ガス部５１が設けられている。単電池１２〜単電池１６は単電池１１と同様の構造である。
【００１２】
図１に示すように、組電池１０は、単電池１１〜１６の幅広面１１ｂを対向させ、正極端子と負極端子とが積層方向に交互に並ぶ様に単電池１１〜１６を一方向に積層したものである。従って、図１に示すように、組電池１０の上面１０ａの一方の側には、積層方向に向かって、負極端子２１ｂ、正極端子２２ａ、負極端子２３ｂ、正極端子２４ａ、負極端子２５ｂ、正極端子２６ａが一列に並んだ第１端子列２７が構成され、組電池１０の上面１０ａの他方の側には積層方向に向かって、正極端子２１ａ、負極端子２２ｂ、正極端子２３ａ、負極端子２４ｂ、正極端子２５ａ、負極端子２６ｂが一列に並んだ第２端子列２８が構成される。
【００１３】
第１端子列２７の中の隣接する負極端子２１ｂと正極端子２２ａとの間は接続部材３１で接続され、負極端子２３ｂと正極端子２４ａとの間は接続部材３２で接続され、負極端子２５ｂと正極端子２６ａとの間は接続部材３３で接続されている。接続部材３１〜３３は第１接続部材３０を構成する。また、第２端子列２８の中の隣接する負極端子２２ｂと正極端子２３ａと間は接続部材４２で接続され、負極端子２４ｂと正極端子２５ａとの間は接続部材４３で接続されている。単電池１１の正極端子２１ａには、組電池１０の総プラスバスバー４１が接続され、単電池１６の負極端子２６ｂには、組電池１０の総マイナスバスバー４４が接続されている。接続部材４２，４３とは第２接続部材４０を構成する。
【００１４】
また、排ガス部５１は、単電池１１の上端面１１ａの中央に配置されているので、単電池１１〜１６を図１に示すように一方向に積層すると組電池１０の上面１０ａの中央には積層方向に向かって排ガス部５１が一列に並んだ排ガス部列５２が構成される。図２に示すように、排ガス部５１には、排ガス部５１から排出されたガスを収集する排煙流路５５が接続されている。図１に一点鎖線で示すように、排煙流路５５は、組電池１０の上面１０ａの中央を積層方向に延びるダクトである。図１に示すバッテリモジュール１００では、排ガスは、単電池１１側の排出口５３から排ガスを外部に排出する。なお、図１は、単電池１１〜１６の排ガス部５１が見えるように、排煙流路５５を取り外した状態を示している。
【００１５】
図１、図２に示すように、組電池１０の上面１０ａの第１端子列２７と排ガス部列５２との間、より詳しくは、第１端子列２７と排煙流路５５との間には、第１回路基板６１が配置されている。第１回路基板６１には、第１接続部材３０である接続部材３１〜３３と接続される計測線６３がプリントされ、接続部材３１〜３３の電位を検出する第１監視ＩＣ６２が取り付けられている。また、第１監視ＩＣ６２は計測線６４で総マイナスバスバー４４に接続され、総マイナスバスバー４４の電位も検出する。
【００１６】
組電池１０の上面１０ａの第２端子列２８と排ガス部列５２との間、より詳しくは、第２端子列２８と排煙流路５５との間には、第２回路基板７１が配置されている。第２回路基板７１には、第２接続部材４０である接続部材４２，４３と接続される計測線７３がプリントされ、接続部材４２，４３の電位を検出する第２監視ＩＣ７２が取り付けられている。また、第２監視ＩＣ７２は、第２回路基板７１にプリントされた計測線７４で総プラスバスバー４１、総マイナスバスバー４４に接続され、総プラスバスバー４１、総マイナスバスバー４４の電位も検出する。第１監視ＩＣ６２、第２監視ＩＣ７２、計測線６３，６４，７３，７４は電圧検出回路８０を構成する。
【００１７】
図３は、図１、図２を参照して説明したバッテリモジュール１００を配線図で示したものである。図３に示すように、組電池１０は、単電池１１〜１６が電気的に直列となるように接続部材３１〜３３、４２，４３で接続されており、一番電位の高い単電池１１の正極が組電池１０の総プラスであり、一番電位の低い単電池１６の負極が組電池１０の総マイナスである。また、第１監視ＩＣ６２は計測線６３で接続部材３１〜３３に接続され、計測線６４で総マイナスバスバー４４に接続されている。第２監視ＩＣ７２は、計測線７３で接続部材４２，４３に接続され、計測線７４で総プラスバスバー４１、総マイナスバスバー４４に接続されている。
【００１８】
次に、電圧検出回路８０によって単電池１１〜１６の電圧Ｖ１１〜Ｖ１６を検出する方法について説明する。図３に示すように、電圧検出回路８０の第１監視ＩＣ６２は、単電池１２と単電池１３の合計電圧（Ｖ１２＋Ｖ１３）と、単電池１４と単電池１５の合計電圧（Ｖ１４＋Ｖ１５）と、単電池１６の電圧Ｖ１６とを検出する。また、第２監視ＩＣ７２は、単電池１１と単電池１２の合計電圧（Ｖ１１＋Ｖ１２）と、単電池１３と単電池１４の合計電圧（Ｖ１３＋Ｖ１４）と、単電池１５と単電池１６の合計電圧（Ｖ１５＋Ｖ１６）を検出する。この６個の検出電圧、（Ｖ１１＋Ｖ１２）、（Ｖ１２＋Ｖ１３）、（Ｖ１３＋Ｖ１４）、（Ｖ１４＋Ｖ１５）、（Ｖ１５＋Ｖ１６）、Ｖ１６に基づいて６個の単電池１１〜１６の電圧Ｖ１１〜Ｖ１６を計算することができる。この計算は、第１監視ＩＣ６２と第２監視ＩＣ７２とを接続し、どちらかの監視ＩＣで行う。また、第１監視ＩＣ６２と第２監視ＩＣ７２を上位監視回路に接続して上位監視回路のＩＣで計算する様にしてもよい。
【００１９】
次に、図４、図５を参照して従来技術のバッテリモジュール２００について説明する。図１〜図３を参照して説明したと同様の部分には同様の符号を付して説明は省略する。図４、図５に示すバッテリモジュール２００は、特許文献１に記載された電池状態検出回路のように、計測線６３，６４，７３，７４がプリントされた一枚の基板９１の上に第１監視ＩＣ６２と第２監視ＩＣ７２とを取り付け、基板９１を組電池１０の上面１０ａの中央に配置したものである。バッテリモジュール２００は、図１〜３を参照して説明したバッテリモジュール１００と同様、組電池１０の上面１０ａに排煙流路５５が取り付けらけれている。このため、バッテリモジュール２００では、基板９１は排煙流路５５の上側に配置されている。図５に示すように、従来技術のバッテリモジュール２００では、組電池１０の上面１０ａの第１端子列２７と排煙流路５５との間、第２端子列２８と排煙流路５５との間がデッドスペースとなってしまい有効に活用されていない。
【００２０】
一方、図１、図２に示すように、本実施形態のバッテリモジュール１００は、図４、図５に示すバッテリモジュール２００ではデッドスペースとなっている組電池１０の上面１０ａの第１端子列２７と排煙流路５５との間、第２端子列２８と排煙流路５５との間にそれぞれ第１監視ＩＣ６２が取り付けられた第１回路基板６１、第２監視ＩＣ７２が取り付けられた第２回路基板７１を配置してデットスペースを有効に活用している。このため、本実施形態のバッテリモジュール１００は、図４、５に示す従来技術のバッテリモジュール２００に比較して体格を小さくすることができる。また、図１〜３に示す本実施形態のバッテリモジュール１００は、第１監視ＩＣ６２と第１接続部材３０との間の計測線６３、第２監視ＩＣ７２と第２接続部材４０との間の計測線７３を図４に示す従来技術のバッテリモジュール２００よりも短くできるので、単電池１１〜１６の電圧Ｖ１１〜Ｖ１６の検出精度を向上させることができる。
【符号の説明】
【００２１】
１０  組電池、１０ａ  上面、１１〜１６  単電池、１１ａ  上端面、１１ｂ  幅広面、２１ａ〜２６ａ  正極端子、２１ｂ〜２６ｂ  負極端子、２７  第１端子列、２８  第２端子列、３０  第１接続部材、３１〜３３，４２，４３  接続部材、４０  第２接続部材、４１  総プラスバスバー、４４  総マイナスバスバー、５１  排ガス部、５２  排ガス部列、５３  排出口、５５  排煙流路、６１  第１回路基板、６２  第１監視ＩＣ、６３，６４，７３，７４  計測線、７１  第２回路基板、７２  第２監視ＩＣ、８０  電圧検出回路、９１  基板、１００，２００  バッテリモジュール。
【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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