电池组、电力存储设备、电力存储***、电子器械、电动车辆以
及电力***
相关申请的引证
本申请要求于2014年5月22日提交的日本优先权专利申请JP 2014-105962的权益,其全部内容通过引证结合于此。
技术领域
本公开涉及电池组、电力存储设备、电力存储***、电子器械、电动车辆以及电力***。
背景技术
近年来,诸如锂离子电池的二次电池的应用已迅速扩展,并且电池已被应用至例如,用于汽车的存储电池或者用于与新能源***(诸如太阳能电池或风力发电)结合的电力积聚的电力存储设备。为了生成高输出,使用一个或多个电力存储设备连接至的电池***。例如,通过在外壳中容纳一个或多个电池块而形成对应于电池组的电力存储设备。通过连接多个单元芯(unit cell)(也被称为单个电池或芯,并且在下文中仅被称为电池芯)而形成对应于电力存储元件的实例的电池块。
PTL 1至PTL 5已公开了与包括电池组的电力存储设备相关的技术。参考文献列表
专利文献
PTL 1:JP 2011-521403 T
PTL 2:JP 2008-541386 T
PTL 3:JP 2009-123371 A
PTL 4:JP 5030499 B
PTL 5:JP 2010-282811 A
发明内容
技术问题
在电池组中,有必要更准确地检测多个电池芯的电压。
鉴于以上所述,期望提供可更准确地检测多个电池芯的电压的电池组、电力存储设备、电力存储***、电子器械、电动车辆以及电力***。技术方案
为了解决该问题,本技术提供电池模块,该电池模块包括:含有多个电池列的电池组,该电池列至少包括均包括多个电池芯的第一电池列和第二电池列;以及连接端子部分,该连接端子部分与电池芯的端子平面耦合,其中,连接端子部分包括耦合部分以及延伸部分,该耦合部分包括被配置为至少与第一电池列耦合的第一耦合部分以及被配置为至少与邻近于第一电池列的第二电池列耦合的第二耦合部分,该延伸部分在纵长方向上从耦合部分的端部延伸,并且当第一电池列与第二电池列之间的水平距离是L并且第一电池列与第二电池列之间的中心线被设定时,延伸部分的延伸开始端的中心在第一耦合部分的第一侧上的距离中心线的水平距离L/12的第一位置与第二耦合部分的第二侧上的距离中心线的水平距离3L/12的第二位置之间。
本技术提供电池模块,该电池模块包括:含有多个电池列的电池组,该电池列至少包括均包括多个电池芯的第一电池列和第二电池列;以及连接端子部分,该连接端子部分与电池芯的端子平面耦合,其中,连接端子部分包括耦合部分以及延伸部分,该耦合部分包括被配置为至少与第一电池列耦合的第一耦合部分以及被配置为至少与邻近于第一电池列的第二电池列耦合的第二耦合部分,通过将在纵长方向上从第一耦合部分的第一端延伸的第一部分与在纵长方向上从第二耦合部分的第二端延伸的第二部分连接而获得该延伸部分。
本技术提供电池模块,该电池模块包括:含有多个电池列的电池组,该电池列至少包括均包括多个电池芯的第一电池列和第二电池列;以及连接端子部分,该连接端子部分与电池芯的端子平面耦合,其中,连接端子部分包括耦合部分以及延伸部分,该耦合部分包括被配置为至少与第一电池列耦合的第一耦合部分以及被配置为至少与邻近于第一电池列的第二电池列耦合的第二耦合部分,该延伸部分连接至连接端子部分,其中,延伸部分处于一位置以允许测量该位置与第一耦合部分之间的第一电阻值以及该位置与第二耦合部分之间的第二电阻值,并且其中,第一电阻值与第二电阻值之间的电阻值差为0.4或更小。
本技术提供用于电池模块的连接端子部分,该连接端子部分包括:耦合部分,该耦合部分包括被配置为至少与第一电池列耦合的第一耦合部分以及被配置为至少与邻近于第一电池列的第二电池列耦合的第二耦合部分;以及延伸部分,该延伸部分在纵长方向上从耦合部分的端部延伸,并且当第一电池列与第二电池列之间的水平距离是L并且第一电池列与第二电池列之间的中心线被设定时,延伸部分的延伸开始端的中心在第一耦合部分的第一侧上的距离中心线的水平距离L/12的第一位置与第二耦合部分的第二侧上的距离中心线的水平距离3L/12的第二位置之间。
根据本技术的实施方式的电力存储设备、电力存储***、电子器械、电动车辆以及电力***包括上述电池组。
本发明的有利效果
根据本技术的实施方式,可更准确地检测多个电池芯的电压。
附图说明
[图1]图1是示出电力存储设备的外观的立体图。
[图2]图2是沿着图1的线A-A’截取的示意性截面图。
[图3]图3是示意性示出根据本技术的第一实施方式的电力存储设备的电气结构的框图。
[图4]图4是示出根据本技术的第一实施方式的电力存储设备的电气结构的框图。
[图5]图5是示出电力存储设备的前端部分的分解立体图。
[图6]图6是示出移除前平面部分的构件的立体图。
[图7]图7是示出前平面部分已被移除的状态的立体图。
[图8]图8是示意性示出根据本技术的第一实施方式的电力存储设备的电气结构的框图。
[图9]图9是示出电池单元的结构实例的分解立体图。
[图10]图10是示出顶部外壳的结构实例的立体图。
[图11]图11是示出两个电池单元结合之前的状态的立体图。
[图12]图12是示出隔板的结构以及隔板与电池块组结合之前的状态的示意性立体图。
[图13]图13A是示出所具有的结构不同于本技术的结构的连接端子部分的一部分的立体图。图13B是示出所具有的结构不同于本技术的结构的连接端子部分的一部分的平面图。
[图14]图14是包括典型连接端子部分的电力存储设备的平面图,该典型连接端子部分不同于本技术的连接端子部分。
[图15]图15是示出通过从顶部平面侧观看图14所获得的顶部平面侧上的连接端子部分以及底部平面侧上的连接端子部分的布置的示意图。
[图16]图16A至图16D是示出耦合至顶部平面侧上的连接端子部分和底部平面侧上的连接端子部分的电池芯的端子平面的极性以及电气结构的示意图。
[图17]图17A是示出包括本技术的连接端子部分的电力存储设备的一部分的平面图。图17B和图17C是示出耦合至顶部平面侧上的连接端子部分和底部平面侧上的连接端子部分的电池芯的端子平面的极性的示意图。
[图18]图18是示出整个连接端子部分的结构实例的立体图。
[图19]图19A是示出连接端子部分的一部分的立体图。图19B是示出连接端子部分的一部分的平面图。
[图20]图20是示出连接端子部分的变形例的平面图。
[图21]图21是在测试例中使用的连接端子部分等的结构的照片。
[图22]图22是从测试例得到的测量的曲线图。
[图23]图23是示出根据第二实施方式的用在电力存储设备中的连接端子部分的结构实例的平面图。
[图24]图24是用于描述根据本技术的实施方式的电力存储设备的应用例的框图。
[图25]图25是用于描述根据本技术的实施方式的电力存储设备的应用例的框图。
具体实施方式
以下参考附图描述本技术的实施方式。按照以下顺序进行描述。贯穿附图,相同或对应部分由相同参考标号表示。
1.第一实施方式(电力存储设备的实例)
2.第二实施方式(电力存储设备的另一实例)
3.另一实施方式(变形例)
4.应用例
应注意,以下描述的实施方式等是本技术的优选具体实例,并且本技术的内容不限于实施方式等。此外,本说明书中描述的效果只是实例,并且可获得不同于本文描述的效果的效果。
1.第一实施方式
(电力存储设备的结构实例)
参考附图描述根据本技术的第一实施方式的电力存储设备的结构实例。图1是示出电力存储设备的外观的立体图。图2是沿着图1的线A-A’截取的截面图。应注意,在图2中,未示出外壳、电池壳体、电池芯以及隔板以外的部件。图3示意性示出根据本技术的第一实施方式的电力存储设备的电气结构。图4示意性示出根据本技术的第一实施方式的电力存储设备的电气结构。
如图1所示,电力存储设备1包括外壳20。外壳20是具有前平面部20a、后平面部20b、顶平面部20c、底平面部20d以及两个侧平面部20e和20f的近似矩形的平行六面体。作为外壳20的材料,具有高导热性和高辐射率的材料是优选的。换言之,对于前平面部20a、后平面部20b、顶平面部20c、底平面部20d以及两个侧平面部20e和20f,优选地使用具有高导热性和高辐射率的材料。这使得壳体具有高热量释放性能并且可抑制外壳20内部的温度增加。例如,外壳20的前平面部20a、后平面部20b、顶平面部20c、底平面部20d以及两个侧平面部20e和20f中的每一个具有板状形状或者通过处理板状形状而获得的形状。例如,板状主体是铝、铝合金、铜、铜合金等的金属板。
壳体的前平面部20a覆盖有保护盖21。保护盖21由例如,诸如树脂的绝缘材料形成。通过利用例如,由绝缘材料形成的保护盖21覆盖前平面部20a,前平面部20a可与电连接在多个电力存储设备1之间的连接构件(诸如,汇流排)安全地绝缘。应注意,电力存储设备1可被放置为前平面部20a以外的平面面向下。换言之,电力存储设备1可被放置为后平面部20b、顶平面部20c、底平面部20d、侧平面部20e或侧平面部20f面向下。
如图2所示,在电力存储设备1的外壳20中容纳有电池单元51、电池单元52以及具有安装在其上的控制电路块等的板(在图2中未示出)。通过布置诸如电池块组10(其是包括多个电池芯10a的电池组)、***在以圆柱形形状布置的电池芯10a的列之间的隔板93以及电连接在包括顶部壳体61a和底部壳体61b的电池壳体61中的电池芯10a之间的连接端子部分91(在图2中未示出)的部件而获得电池单元51和电池单元52中的每一个。
例如,外壳20的前侧上的侧平面部20e以及其后侧上的侧平面部20f是矩形板状主体。电池单元51固定在侧平面部20f上,并且电池单元52固定在侧平面部20e上。尽管未示出,但是例如,电池单元51通过使得侧平面部20f的多个凸状接合部分适配至底部壳体61b的底平面部的多个孔状接合部分而固定至侧平面部20f。此外,电池单元52通过使得侧平面部20e的多个凸状接合部分适配至底部壳体61b的底平面部的多个孔状接合部分而固定至侧平面部20e。
例如,电池块组10包括串联连接的多个电池块,并且一个电池块包括并联连接的多个电池芯10a。例如,电池芯10a是诸如圆柱形锂离子二次电池的二次电池。应注意,电池芯10a不限于锂离子二次电池。
例如,电池单元51和电池单元52容纳在外壳20中,同时在电池壳体61的底平面部与顶平面部在水平方向上面对的状态下,水平层叠为两层。在面对彼此的电池单元51与电池单元52的表面之间设置有空间S(以下具体描述)。
如图3所示,例如,在电池单元51和电池单元52中,容纳有电池块B1至B16,该电池块在串联连接的同时,均包括彼此并联连接的14个电池芯10a。电池单元51容纳包括电池块B1至B8的电池块组10,并且电池单元52容纳包括电池块B9至B16的电池块组10。应注意,包括在每个电池块中的电池芯10a的数量不限于14个,并且包括在电池块组10中的电池块的数量不限于以上数量。
在电池单元51和电池单元52中,由导电材料形成的用于连接的连接端子部分91用于在电池芯10a之间或者电池芯10a与相邻电池块之间串联和/或并联连接。连接端子部分91是由诸如金属的导电材料形成的板状主体。
电池块B1至B16中的每一个连接至控制电路块(在下文中,被称为控制块),并且由此控制充电和放电。通过外部正电极端子4和外部负电极端子5进行充电和放电。例如,一个电力存储设备1输出(16*3.2V=51.2V)。
为了监控电池芯10a的电压、电流和温度,控制块被设置在电力存储设备1中。来自控制块的信息通过通信发送至外部控制器。外部控制器进行用于充电、放电和劣化抑制的管理。例如,控制块监控每个电池块的电压,将检测的电压转换为数字信号,并且将信号发送至控制盒ICNT(其是外部控制器)。除了电压以外,可检测每个电池块的温度,并且温度可被转换为数字数据,并且数据可被发送至控制盒ICNT。
图4示出控制块的实例。如图4所示,检测串联连接的16个电池块B1至B16的相对端部处的电压以及每个电池块的电压。设置有复用器8(MUX 8),该复用器用于依次输出串联连接的电池块B1至B16的相对端部处的电压以及每个电池块的电压。
响应于预定控制信号,MUX 8通过切换信道,从n个模拟电压数据中选择一个模拟电压数据。由MUX 8选择的一个模拟电压数据提供至A/D转换器(ADC(模数转换器)6)。
ADC 6将从MUX 8提供的模拟电压数据转换为数字电压数据。例如,模拟电压数据转换为14位至18位的数字电压数据。来自ADC 6的数字电压数据提供至通信单元COM1。通信单元COM1由控制单元7控制,以便通过通信终端与连接的外部设备通信。例如,通过通信终端与另一电力存储设备MO进行通信,以及通过通信终端与控制盒ICNT进行通信。此外,通过通信终端从控制盒ICNT接收控制信号。因此,通信单元COM1进行双向通信。
此外,控制单元7控制以均匀化电池块B1至B16的电压。这种控制被称为芯平衡控制。例如,如果电池块B1至B16中的一个电池块的放电电压达到下限,则其他电池块仍具有剩余容量。在下一次充电时,具有剩余容量的其他电池块更快达到充电上限,并且因此,难以获得完全充电状态。为了避免这种不平衡,打开MOSFET(金属氧化物半导体场效应晶体管)使得具有剩余容量的电池块强行放电。应注意,芯平衡控制的类型不限于如上所述的被动类型,并且可以是所谓的主动类型或其他各种类型。
脉冲生成器17在模块平衡控制电路的回扫变压器T1的初级侧上生成用于开关(MOSFET)S1的控制脉冲,该模块平衡控制电路控制电力存储设备1与多个电力存储设备MO之间的电压平衡。响应于来自模块控制器CTN1的控制单元7的控制信号,脉冲生成器17生成控制脉冲。例如,脉冲生成器17输出其脉冲宽度已被调制的控制脉冲。从通信单元COM1中的MCU(微控制器单元)提供用于回扫变压器T1的次级侧上的开关(MOSFET)S01的控制脉冲。
基于来自电力存储设备1和电力存储设备MO的电压信息,控制盒ICNT判定电力存储设备之间的平衡的顺序。电力存储设备之间的平衡的充电和放电的存在或不存在被单独发送至每个电力存储设备中的MCU。MCU直接向回扫变压器的次级侧提供控制信号,或者经由绝缘单元ISC1通过绝缘通信向回扫变压器T1的初级侧发送控制信号。
温度检测器15包括诸如热敏电阻的温度检测元件。表示由温度检测器15检测的电池块B1至B16中的每一个的温度的模拟温度数据T提供至芯温度复用器16(MUX 16)。例如,表示电池块B1的温度的模拟温度数据T1提供至MUX 16。表示电池块B2的温度的模拟温度数据T2提供至MUX 16。类似地,分别表示电池块B3至B16的温度的模拟温度数据T3至模拟温度数据T16提供至MUX 16。
响应于预定控制信号,MUX 16切换信道以便从16个模拟温度数据T1至T16中选择一个模拟温度数据T。由MUX 16选择的一个模拟温度数据T提供至ADC 6。
电流检测器9检测通过多个电池块B1至B16流动的电流的值。电流检测器9包括例如,电流检测电阻器9a和电流检测放大器9b。电流检测电阻器9a检测表示电流检测电阻器9a的两个相对端部处的电压值的模拟电流数据。例如,在充电或放电过程中,不断检测模拟电流数据。可以以预定周期检测模拟电流数据。
检测的模拟电流数据提供至电流检测放大器9b。电流检测放大器9b放大模拟电流数据。放大的模拟电流数据提供至ADC 6。
利用ADC 6,将从电流检测放大器9b提供的模拟电流数据转换为数字电流数据。模拟电流数据转换为数字电流数据,并且由ADC 6输出该数字电流数据。
例如,当在放电时检测到过大电流的流动时,模块控制器CTN1将该状态确定为过电流放电状态,并且将开关(未示出)控制为断开状态(阻挡电流的状态)。另一方面,当在充电时检测到过大电流时,模块控制器CTN1将开关(未示出)控制为断开状态(阻挡电流的状态)。
绝缘单元ISC1具有在通信单元COM1与模块控制器CTN1之间绝缘的功能。换言之,通信单元COM1的电源的基准电势与模块控制器CTN1的电源的基准电势分开且独立。此外,在绝缘状态时,绝缘单元ISC1具有向模块控制器CTN1提供电源电压的功能,以及作为双向通信的传输媒介的功能。
在例如通过绝缘单元ISC1进行的双向通信中,可使用CAN规范。当通过绝缘单元ISC1进行电力传输时,可使用电磁感应类型、磁谐振类型、无线电波接收类型等。
在第一实施方式中,例如,使用非接触式IC卡技术。在非接触式IC卡技术中,通过在读取器/写入器的天线线圈与卡的天线线圈之间的磁性耦合,而在读取器/写入器与卡之间进行通信及电力传输。通过使用如下方法以212kbps或424kbps的速度进行通信,在该方法中,具有13.56kHz的频率的载波由ASK(幅移键控)调制。绝缘单元ISC1具有相似于非接触式IC卡的规范。此外,例如,绝缘单元ISC1在形成在多层印刷板的不同层中形成的天线(线圈)之间执行通信及电力传输。
(电力存储设备的前端部分)
图5是示出电力存储设备的前端部分的分解立体图。图6是示出移除前平面部的构件的立体图。图7是示出前平面部已被移除的状态的立体图。
如图5所示,前平面部20a覆盖有保护盖21,并且用于容纳包括板等的部件组的空间固定在前平面部20a的内表面侧上。在该空间中,布置和固定有至少包括图6所示的外部通信板45和输出端子板44的部件组。该部件组具体包括例如,设置有对应于输出端子的外部正电极端子4和外部负电极端子5的输出端子板44、外部通信板45、保险丝2、汇流排47a1至47a3、板保持构件49、连接器3a和3b等。外部通信板45和输出端子板44连接至具有连接器(未示出)的主板46。板保持构件49由诸如树脂的绝缘材料形成,并且例如,担任着机械式保持板并且另外在板之间以及板与部件之间绝缘的角色。此外,两个子板42固定至电池单元51和电池单元52。例如,子板42被布置和固定为使得子板42的一个主平面相对于正交于电池列的列方向的电池壳体61的四个壁表面之间的一个壁表面,并且与该一个壁表面部分紧密接触。子板42、输出端子板44、外部通信板45以及主板46具有安装在其上的控制块,该控制块包括如图3和图4所示的监控和控制电路。因此,包括分开配置的多个板等的部件组布置在前平面部20a的内表面与电池单元51和电池单元52的前壁表面之间,并且每个部件都与诸如板形构件(例如,汇流排47a1至47a3)的连接构件或连接器连接。因此,板之间的连接是极有可能的。这种电力存储设备1能够轻易且有效地组装,并且由于空间降低可实现高能量。
当覆盖有保护盖21的前平面部20a被移除时,至少包括外部通信板45和输出端子板44的部件组也与前平面部20a一起被移除。如图7所示,当前平面部20a和部件组被移除时,包括主板46(相比部件组,该主板在后侧上布置得更多)的部分从前平面部20a已从其移除的外壳20的开口暴露至外部。随后,操作者可将他的手放入开口以便例如,维持主板46或者快速取出主板46。因此,仅通过移除前平面部20a并且将部件组与前平面部20a一起移除就能够维护主板46,由此可提高可维护性。就是说,可促进包括在部件组中的部件的维护、检查和交换。此外,可省略复杂的电线抽取以及电线的重新布置。
提供的用于充电和放电的电力存储设备1的外部正电极端子4和外部负电极端子5通过提供的用于保护盖21和前平面部20a的开口而暴露至外部。
电力存储设备1的前平面部20a和保护盖21设置有彼此接近的窗口25a、25b、26a和26b。如图1所示,在电力存储设备1的操作过程中,窗口25a、25b、26a和26b覆盖有导电构件11。
连接器3a和3b安装在前平面部20a的窗口25a和25b的内部。如图8所示,在正电极侧上串联连接的电池块B1至B16的端子通过用作电流阻挡元件的保险丝2而连接至连接器3a。另一连接器3b设置在连接器3a附近。连接器3b连接至外部正电极端子4。负电极侧上的电池块B1至B16的端子连接至外部负电极端子5。
作为用于连接器3a和3b的连接部分,设置有用于防止错误连接的能够自由***和移除的导电构件11。导电构件11具有如下结构:导电板弯曲以具有一对板状突起12a和12b,并且导电板的基底部分附接至支撑板13的一个表面。通过支撑板13的一端的延伸,形成盖14。此外,支撑板13的另一表面设置有把手15。例如,具有盖14和把手15的支撑板13是合成树脂的模制产品。
连接器3a和3b具有布置为彼此相对的两个弹簧接触板,并且在两个弹簧接触板之间具有一空间,导电构件11的板状突起12a和12b可通过窗口25a和25b***该空间。此外,窗口26a和26b可通过与导电构件11的支撑板13集成的盖14封闭。由于板状突起12a和12b由连接器3a和3b的两个弹簧接触板保持,所以可维持导电构件11***在连接器3a和3b中的状态。
通过将导电构件11的板状突起12a和12b***每个连接器的空间,连接器3a和3b通过导电构件11连接(导电)。另一方面,通过将导电构件11的板状突起12a和12b从每个连接器的空间中移除,连接器3a和3b断开连接(不导电)。以此方式,导电构件11***连接器3a和3b的连接状态以及导电构件11从连接器3a和3b移除的断开连接状态可切换。
用于设定或连接的电子部件28布置在提供的用于前平面部20a的窗口26a和26b内部。电子部件28对应于例如,滑动开关、旋转开关、JTAG连接器等。例如,由旋转开关设定电力存储设备1的地址。换言之,多个电力存储设备1可被连接并使用,并且在连接多个设备的情况下,识别地址被设为用于电力存储设备中的每一个。外部控制器基于地址执行控制过程。滑动开关用于增加由旋转开关指定的地址。
JTAG连接器是由JTAG(联合欧洲测试行动)建议的标准连接器。在通过JTAG连接器的情况下,输入/输出测试数据用于检查MPU(微处理单元)、IC(集成电路)等。此外,重写内部MPU的固件。应注意,电子部件可以是以上描述的那些以外的其他切换部件或连接器。
在导电构件11***连接器3a和3b的连接状态中,盖14覆盖电子部件的操作平面前方的窗口25a、25b、26a和26b。换言之,在连接状态中,禁止接入电子部件。另一方面,从连接器3a和3b移除导电构件11打开设定单元的操作平面前方的窗口,并且例如,通过经由窗口25a、25b、26a和26b操作操作平面,电力存储设备1的地址可被设定。
只有当导电构件11被移除以便打开操作平面前方的窗口25a、25b、26a和26b时,对操作平面的接入才变得有可能,并且因此电子部件的操作设定变得有可能。相比较在壳体内部操作电子部件的情况,通过从外壳20的外部进行设定操作,可操作性可增加并且安全性提高。
此外,电力存储设备1设置有连接器27,该连接器是用于与外部控制器通信的通信终端。如上所述,电力存储设备1设置有控制块,用于监控电池的电压、电流和温度。来自控制块的信息通过通信发送至外部控制器。外部控制器执行用于充电、放电和劣化抑制的管理。
当例如,经由连接器27进行与外部控制器的通信时,使用串行接口。作为串行接口,具体地,使用SM总线(***管理总线)等。例如,可使用I2C总线。I2C总线是用于通过双向SDA(串行数据)和SCL(串行时钟)的两个信号线执行通信的同步串行通信。
(电池单元)
图9是示出电池单元的结构实例的分解立体图。通过容纳包括多个电池芯块的电池块组10、隔板93、连接端子部分91以及包括顶部壳体61a和底部壳体61b的电池壳体61中的正电极绝缘片92而形成电池单元51。应注意,电池单元52具有相似于电池单元51的结构。因此,具体描述电池单元51的结构,并且省略电池单元52的详细说明。
(电池壳体)
电池壳体61包括顶部壳体61a和底部壳体61b。例如,电池壳体61是由电绝缘树脂制成的树脂模制产品。
图10是示出顶部壳体61a的结构实例的立体图。顶部壳体61a包括顶平面部以及围绕顶平面部立起的壁部分。顶部壳体61a的顶平面部设置有多个开口71,在多个开口中,暴露有布置在电池芯10a的端子平面上的连接端子部分91。顶部壳体61a的顶平面部设置有隔板93(其将以下描述)的突起93a适配至的多个孔72。此外,接合部分62设置为从顶部壳体61a的顶平面部突起。突起的接合部分62设置为形成彼此相对的电池单元51与电池单元52之间的空间S,并且此外,通过结合电池单元51与电池单元52,可稳定地保持空间S。尽管未示出,但是顶部壳体61a的顶平面部可设置有热敏电阻***其中的孔。
底部壳体61b包括底平面部以及围绕底平面部立起的壁部分。尽管未示出,但是四个中空结构主体以圆柱形形状设置在底平面部的中心,并且适配至顶部壳体61a的中空结构主体70以便与顶部壳体61a结合。例如,底部壳体61b的中空结构主体是具有中空圆柱形形状的中空结构,该中空圆柱形形状的顶部平面打开并且底部平面在中心具有孔。应注意,孔适配至侧平面部20f的突起,并且如果必要以螺丝固定,由此电池单元51固定至侧平面部20f。尽管未示出,但是底部壳体61b的底平面部设置有多个开口71,在该多个开口处,连接端子部分91b以相似于顶部壳体61a的顶平面部暴露。底部壳体61b的底平面部设置有孔72,如下所述的隔板93的突起93a适配至该孔。
图11是示出两个电池单元结合之前的状态的立体图。如图11所示,当电池单元51与电池单元52结合时,电池单元51的顶部壳体61a的顶平面部与电池单元52的顶部壳体61a的顶平面部布置为彼此相对,并且从一个顶平面部突起的接合部分62与从另一顶平面部突起的接合部分62彼此适配。
(电池块组)
返回图9,电池块组10具有如下结构:其中,包括线性布置的多个电池芯10a的电池列布置为平行于近似正交于电池列的列方向的方向。电池列中的每一个包括例如,14个电池。
电池块组10是多个电池芯10a彼此电连接的电池组。包括在电池块组10中的多个电池芯10a通过连接端子部分91而彼此电连接。例如,电池列构成具有并联连接的电池芯10a的电池块B1至B8。此外,电池块B1至B8彼此串联连接以构成电池块组10。
尽管未示出,但是容纳在电池单元52的电池壳体61中的电池块组10具有相似结构。例如,在电池列L1至L8的每一列中,并联连接的电池芯10a构成电池块B9至B16。此外,电池块B9至B16串联连接以构成电池块组10。
在电池块组10中,具有并联连接的多个电池芯10a的多个电池列(电池列L1至L8)布置在近似正交于列方向的方向上,并且通过串联连接列,可在单个方向上(例如,在大约正交于电池列时列方向的方向上)整流电流路径,并且此外,电流路径的总长度可缩短,由此可抑制电阻值的增加。
在电池块组10中,电池列L1与电池列L2布置为彼此相对,电池列L2与电池列L3布置为彼此相对,电池列L3与电池列L4布置为彼此相对,电池列L4与电池列L5布置为彼此相对,电池列L5与电池列L6布置为彼此相对,并且电池列L7与电池列L8布置为彼此相对。在电池列L1、L3、L5和L7中,电池芯10a布置为使得顶部平面对应于正电极端子平面并且底部平面对应于负电极端子平面。在电池列L2、L4、L6和L8中,每个电池列中的电池芯10a布置为使得顶部平面对应于负电极端子平面并且底部平面对应于正电极端子平面。
在奇数电池列L1、L3、L5和L7中,包括在每个电池列中的电池芯10a线性布置并且处于紧密接触接触。在图9所示的实例中,在奇数电池列L1、L3、L5和L7中,包括在每个电池列中的14个电池芯10a线性布置并且处于紧密接触状态。
另一方面,在偶数电池列L2、L4、L6和L8中,包括在电池列中的电池芯10a布置为使得大致对应于一个电池芯10a的空间设置在线性布置且处于紧密接触状态的两组电池芯10a之间。优选地,大致对应于一个电池的空间布置在一位置处,该位置与彼此相邻且相对的电池列L1、L3、L5或L7的中心相对。
在偶数电池列L2、L4、L6和L8中,包括在每个电池列中的14个电池芯10a布置为使得对应于一个电池芯10a的空间设置在线性布置且处于紧密接触状态的两组七个电池芯10a之间。优选地,大致对应于一个电池的空间布置在一位置处,该位置与彼此相邻且相对的电池列L1、L3、L5或L7的中心相对。
在大致对应于一个电池芯10a的空间中,底部壳体61b的中空结构主体(未示出)与顶部壳体61a的面对上述中空结构主体的中空结构主体70适配。如上所述,顶部壳体61a的中空结构主体的底部平面设置有侧平面部20f的突起适配至(并且如果需要以螺丝固定)的孔,由此电池单元51固定至侧平面部20f。由于用于侧平面部20f的固定部分设置在电池单元51的中心附近,所以例如,能够抑制由包括在电池块组10中的电池芯10a的位移所造成的围绕电池单元51的中心的膨胀。
在包括电池列L1至L8的电池块组10中,相邻的电池列层叠为三角形形状同时在列方向上位移大致等于电池芯10a的外部半径的圆周的半径的长度。三角形层叠状态的布置包括如下布置:其中,一列上的两个相邻电池芯10a的端部表面的大致中心与邻近于该一列的另一列上的电池芯10a的大致中心(其在邻近于该一列的两个电池芯10a之间)形成大致正三角形。
在三角形层叠状态的布置中,可在电池壳体61的有限空间中容纳大量电池芯10a。因此,每一单位面积的电池单元的数量可增加,并且电力存储设备1的能量密度可提高。
(顶部壳体侧上的连接端子部分)
作为电连接多个电池芯10a的耦合构件的连接端子部分91设置在电池芯10a的端子平面上。一个连接端子部分91与包括在两个相邻电池列中的电池芯10a的底部平面上的端子电耦合。例如,连接端子部分91是具有近似矩形平面形状的板状主体,以下将对其进行具体描述。
(底部壳体侧上的连接端子部分)
当连接端子部分91在底部壳体61b的底平面部内部的平面上时,连接端子部分91在近似正交于电池列的列方向的方向上并排布置。一个连接端子部分91与包括在两个相邻电池列中的电池芯10a的底部平面上的端子电耦合。
(顶部壳体侧上的正电极绝缘片)
正电极绝缘片92重叠在被包括在电池块组10中的电池芯10a的正电极端平面上。具体地,正电极绝缘片92重叠在电池芯10a的正电极端子平面上,该电池芯的顶部平面是正电极端子平面。正电极绝缘片92重叠在构成电池列的多个电池芯10a的正电极端子平面上。
正电极绝缘片92由具有绝缘性能的材料(诸如具有绝缘性能的树脂材料)形成。正电极绝缘片92设置有多个凸状正电极端子适配至其的开口。
每个正电极端子适配至正电极绝缘片92的开口中的每一个,并且正电极端子从正电极绝缘片92的开口暴露。从正电极绝缘片92的开口暴露的正电极端子与连接端子部分91a或连接端子部分91b电耦合。另一方面,通过利用正电极绝缘片92覆盖正电极端子的***平面,正电极端子的***平面与连接端子部分91a或连接端子部分91b电绝缘。
(底部壳体侧上的正电极绝缘片)
以相似于底部壳体侧上的正电极绝缘片92的方式,底部壳体61b侧上的正电极绝缘片92抑制凸状正电极端子的***平面与连接端子部分91b之间的短路。电池壳体侧上的正电极绝缘片92重叠在电池列L2、L4、L6和L8中的电池芯10a的正电极端子平面上。
(隔板的结构)
(隔板)
图12是示出隔板的结构以及隔板与电池块组结合之前的状态的示意性立体图。如由箭头指示的,隔板93适配在电池块组10中的彼此相对且相邻的电池列之间。例如,隔板93是具有电绝缘性能的树脂制成的树脂模制产品。
此外,隔板93与电池壳体61可分离。隔板93包括顶部平面和底部平面上的多个突起93a,并且通过使得突起93a适配至电池壳体61的孔72,隔板93可附接至电池壳体61并且通过将适配突起从孔中移除而将隔板从电池壳体61中移除。
例如,多个突起93a设置在隔板93的顶部平面和底部平面上的预定位置处。顶部平面上的突起93a适配至用于定位隔板的设置在顶部壳体61a的预定位置处的孔72,并且设置在底部平面上的突起93a适配至用于定位隔板的设置在底部壳体61b的预定位置处的孔72。因此,隔板93固定在顶部壳体61a与底部壳体61b之间。
通过固定的隔板93,多个电池芯10a可布置并固定在预定位置处。因此,可在不使用包括其形状适合每个电池的多个单独电池保持架的传统保持架壳体的情况下,构造根据用于高能量密度的最优布置来固定电池芯10a的电池块组10。此外,通过在电池芯10a的侧平面在垂直方向上面对的状态下提供层叠的电池列之间的固定隔板93,从上部电池芯10a施加至下部电池芯10a的负载可降低并且压力和应力可消散,使得施加至电池块组10的力可被分配。因此,可抑制电池芯10a等的变形。
(本技术的连接端子部分的细节)
下文中,对本技术的连接端子部分91进行详细描述。首先,为了帮助理解本技术,描述所具有的结构不同于本技术的连接端子部分91的结构的典型连接子部分,并且随后描述本技术的连接端子部分91的结构实例。
图13A是示出所具有的结构不同于本技术的结构的连接端子部分的一部分的立体图。图13B是示出所具有的结构不同于本技术的结构的连接端子部分的一部分的平面图。如图13A和图13B所示,该连接端子部分191b具有耦合两个电池列的端子平面的耦合部分191R,以及连接至子板42用于感应电池芯10a的电压的延伸部分191R3。
耦合部分191R包括要与一个电池列的端子平面耦合的第一耦合部分191R1,以及要与邻近于该一个电池列的另一电池列的端子平面耦合的第二耦合部分191R2。第一耦合部分191R1对应于沿着穿过连接端子部分191b的短边方向上的中心的纵长方向,由中心线d切开的前侧上的近似一半的部分。第二耦合部分191R2对应于由相同中心线d切开的后侧上的近似一半的部分。
延伸部分191R3对应于在纵长方向上从第一耦合部分191R1的一端的大致中心部分以长且薄的形状(该形状具有的宽度比第一耦合部分191R1的宽度更窄)延伸的一部分。该延伸部分191R3的端部连接至子板42并且该端部被假定为感应位置S1,在该感应位置处,感应电池列L1至L8的每个电压。
图14是包括如图13A和图13B所示的连接端子部分的电力存储设备的平面图。图15是示出顶部平面侧上的连接端子部分以及底部平面侧上的连接端子部分的布置的示意图,该示意图对应于从电池芯的顶部平面侧观看图14。图16A至图16D是示出耦合至顶部平面侧上的连接端子部分以及底部平面侧上的连接端子部分的电池芯的端子平面的极性以及电气结构的示意图。应注意,在图15和图16A至图16D中,未示出连接端子部分191a。
在图14所示的电池列L1、L3、L5和L7中,包括在电池列中的电池芯10a被布置为使得顶部平面是负电极端子平面并且底部平面是正电极端子平面。在电池列L2、L4、L6和L8中,包括在电池列中的电池芯10a被布置为使得顶部平面是正电极端子平面并且底部平面是负电极端子平面。
如图15所示,在电池芯10a的顶部平面侧上,两个连接端子部分191a(未示出)和三个连接端子部分191b1在近似正交于电池列的列方向的方向上并排布置,并且在电池芯10a的底部平面侧上,以虚线示出的四个连接端子部分191b2在近似正交于电池列的列方向的方向上并排布置。应注意,连接端子部分191b1和连接端子部分191b2被称为连接端子部分191b,除非它们需要被区分。
如图16A所示,连接端子部分191b1与包括在电池列L2中的电池芯10a的正电极端子以及包括在电池列L3中的电池芯10a的负电极端子电耦合。连接端子部分191b1与包括在电池列L4中的电池芯10a的正电极端子以及包括在电池列L5中的电池芯10a的负电极端子电耦合。此外,连接端子部分191b1与包括在电池列L6中的电池芯10a的正电极端子以及包括在电池列L7中的电池芯10a的负电极端子电耦合。
如图16C所示,连接端子部分191b2与包括在电池列L1中的电池芯10a的正电极端子以及包括在电池列L2中的电池芯10a的负电极端子电耦合。连接端子部分191b2与包括在电池列L3中的电池芯10a的正电极端子以及包括在电池列L4中的电池芯10a的负电极端子电耦合。此外,连接端子部分191b与包括在电池列L5中的电池芯10a的正电极端子以及包括在电池列L6中的电池芯10a的负电极端子电耦合。此外,连接端子部分191b与包括在电池列L7中的电池芯10a的正电极端子以及包括在电池列L8中的电池芯10a的负电极端子电耦合。
如图16B中的电气结构所示,电池列L1、L3、L5和L7接近于电压感应位置S1;另一方面,电池列L2、L4、L6和L8远离电压感应位置S1。
如图16D所示,例如,在连接端子部分191b2中,其中,两个电池列耦合,如由箭头指示的,电流通过电阻器R在两个电池列之间流动,该电阻器是从感应位置S1生成连接端子部分191b2的电阻的部分。因此,在感应位置S1处,感应受到由于电阻器R的电压降的影响之后的远离感应位置S1的电池列的电压。另一方面,在感应位置S1处,感应不受到由于电阻器R的电压降的影响的接近感应位置S1的电池列的电压。
因此,在耦合至一个连接端子部分191b的两个电池列中,由于由电阻器R的电压降,而造成在接近感应位置S1的一个电池列与远离感应位置S1的另一电池列之间的感应电压的测量误差。由于大电流(例如10A或更大)在电力存储设备中流动,所以对应于由于电阻器R的电压降的测量误差倾向于较大。为了解决该问题,在本技术中,采用具有如下所述的结构的连接端子部分。
(本技术的连接端子部分的结构)
描述本技术的连接端子部分的结构实例。图17A是示出包括本技术的连接端子部分的电力存储设备的一部分的平面图。图17B是示出耦合至顶部平面侧上的连接端子部分以及底部平面侧上的连接端子部分的电池芯的端子平面的极性以及电气结构的示意图。应注意,在图17B中,未示出连接端子部分91a。
如图17A和图17B所示,在电池芯10a的顶部平面侧上,两个连接端子部分91a和三个连接端子部分91b1在近似正交于电池列的列方向的方向上并排布置作为本技术的连接端子部分91,并且在电池芯的底部平面侧上,四个连接端子部分91b2在近似正交于电池列的列方向的方向上并排布置作为本技术的连接端子部分91。应注意,连接端子部分91b1和连接端子部分91b2被称为连接端子部分91b,除非它们需要被区分。
连接端子部分91a与构成一个电池列的电池芯10a的端子平面电耦合。连接端子部分91b与构成相邻的两个电池列的电池芯10a的端子平面电耦合。作为耦合方法,例如,电阻焊接或激光加热焊接是可适用的;然而,该方法不限于此并且其他已知焊接方法是可适用的。
通过将至少一个电池列与一个连接端子部分91a或一个连接端子部分91b连接,可降低电阻值并且也可降低端子的热量生成。此外,通过简单耦合,连接端子部分之间的耦合也是有可能的。此外,可共享用于电池芯10a的测量端子。由于构成电池列的电池芯10a与一个连接端子部分耦合,所以可简化组装工作并且可提高组装的工作效率。此外,可降低耦合部分,由此,在组装时,在耦合时的电池芯10a的温度升高可降低。在电池芯10a的充电和放电时生成的热量可被传递至连接端子部分91a和连接端子部分91b并且被释放。
如图17B所示,连接端子部分91b1与包括在电池列L2中的电池芯10a的正电极端子以及包括在电池列L3中的电池芯10a的负电极端子电耦合。连接端子部分91b1与包括在电池列L4中的电池芯10a的正电极端子以及包括在电池列L5中的电池芯10a的负电极端子电耦合。连接端子部分91b1与包括在电池列L6中的电池芯10a的正电极端子以及包括在电池列L7中的电池芯10a的负电极端子电耦合。
连接端子部分91b2与包括在电池列L1中的电池芯10a的正电极端子以及包括在电池列L2中的电池芯10a的负电极端子电耦合。连接端子部分91b2与包括在电池列L3中的电池芯10a的正电极端子以及包括在电池列L4中的电池芯10a的负电极端子电耦合。连接端子部分191b与包括在电池列L5中的电池芯10a的正电极端子以及包括在电池列L6中的电池芯10a的负电极端子电耦合。连接端子部分191b与包括在电池列L7中的电池芯10a的正电极端子以及包括在电池列L8中的电池芯10a的负电极端子电耦合。
图18是示出本技术的完整连接端子部分的结构实例的立体图。连接端子部分91b具有沿着短边方向沿着中心线c对称的近似线的对称形状。缺口99b存在于纵长方向上的中心中。例如,缺口99b具有弧状形状。例如,连接端子部分91b的缺口99b布置在与大致对应于偶数电池列中的一个电池芯的空间重叠的位置处。通过提供缺口99b,可抑制热量传播。此外,如果在电池出现异常时生成大电流,连接端子部分91开始从缺口99b熔断,由此阻挡电流。应注意,连接端子部分91a也具有相似的切口部分99a和缺口99b,并且具有沿着短边方向沿着中心线对称的近似线的对称形状,由此可获得与上述效果相似的效果。
图19A是示出图18所示的连接端子部分的一部分的立体图,并且图19B是示出图18所示的连接端子部分的一部分的平面图。连接端子部分91b包括连接至两个电池列的端子平面的耦合部分91R,以及连接至子板42用于检测电池芯10a的电压的延伸部分91R3。
耦合部分91R包括与一个电池列的端子平面耦合的第一耦合部分91R1,以及与邻近于该一个电池列的另一电池列的端子平面耦合的第二耦合部分91R2。第一耦合部分91R1对应于沿着穿过连接端子部分91b的短边方向上的中心的纵长方向,由中心线d切开的前侧(图19B中的左侧)上的近似一半的部分。第二耦合部分91R2对应于由相同中心线d切开的后侧(图19B中的右侧)上的近似一半的部分。耦合部分91R与层叠为三角形形状的一个电池列的端子平面以及另一电池列的端子平面耦合。为了处理这一点,优选地,对于第二耦合部分91R2的一端和另一端,第一耦合部分91R1具有延伸大致等于纵长方向上的电池芯的外部形状的圆周的半径的长度的部分。
延伸部分91R3对应于在纵长方向上从耦合部分91R的一端延伸的一部分。例如,延伸部分91R3所具有的宽度比第一耦合部分91R1和第二耦合部分91R2的宽度小。该延伸部分91R3的端部连接至子板42并且假定该端部为感应位置S1,在该感应位置处,检测电池列的每个电压。例如,感应串联连接的电池列L1至L8以及串联连接的电池列L9至L16(未示出)中的每一个的电压,并且感应电池列中的电压差。
应注意,延伸部分91R3可与耦合部分91R整体形成(如图19A和图19B的实例所示)或者可与耦合部分91R分开形成且与耦合部分91R耦合。例如,如图20所示,延伸部分91R3可由诸如导线的电导体(例如,与耦合部分91R分开形成的线束)形成。
延伸部分91R3设置为使得延伸部分91R3的延伸开始端t的中心p达到预定位置。例如,延伸部分91R3设置为使得延伸部分91R3的延伸开始端t的中心p(其以虚线示出)位于第一耦合部分91R1侧上的距离中心线d的水平距离L/12的位置与第二耦合部分91R2侧上的水平距离3L/12的位置之间。应注意,L指代水平方向上的与连接端子部分91b耦合的一个电池列的中心以及邻近于该一个电池列的另一电池列的中心之间的距离。应注意,位置的范围包括边界值的位置(这也同样应用于以下描述)。
从进一步提高测量精确度的角度来看,优选地,延伸部分91R3设置为使得延伸部分91R3的延伸开始端的中心p位于第一耦合部分侧上的距离中心线d的水平距离L/12的位置与第二耦合部分侧上的在水平方向上距离中心线d的距离2L/12的位置之间。此外,从进一步提高测量精确度的角度来看,优选地,延伸部分91R3设置为使得延伸部分91R3的延伸开始端的中心p位于第一耦合部分91R1侧上的距离中心线d的水平距离L/12的位置与第二耦合部分91R2侧上的距离中心线d的水平距离L/12的位置之间。
通过以此方式设置延伸部分91R3,可使得与连接端子部分91b耦合的一个电池列中的电池芯与感应位置S1之间的距离以及与连接端子部分91b耦合的另一电池列中的电池芯与感应位置S1之间的距离适当。因此,能够防止在感应位置S1处感应的电池芯的电压受到由于连接端子部分91b的电阻的电压降的影响。
连接端子部分91b设置有多个孔96,隔板93的突起93a通过该多个孔***。连接端子部分91b设置为使得其纵长方向平行于电池列的列方向。此外,在近似垂直于连接端子部分91b的纵长方向的方向上,形成从连接端子部分91b的侧面端部切开的一个或多个切口部分99a。通过形成该切口部分99a,可抑制在出现电池芯10a的异常热量生成时,连接端子部分91b中的热量传播。
优选地,该切口部分99a形成在例如,对应于彼此并联连接的相邻电池芯10a之间的位置的位置处。通过在对应于相邻电池芯10a之间的位置的位置处形成切口部分99a,可有效抑制相邻电池芯10a上的一个电池芯10a的热影响。此外,在出现电池芯10a的内部短路,电流从并联连接的电池芯10a流动的情况下,由于由连接端子部分91b的电阻造成的焦耳热,连接端子部分91b开始从切口部分99a熔断,使得可阻挡输入电流。此外,由于切口部分99a的切口方向近似平行于电流流动的方向(电池芯块串联连接的方向),在正常使用时电流流动不中断,并且只有当已检测到异常时可中断异常方向上的电流流动。
(测试例)
在以下测试例中,对检查上述延伸部分91R3的延伸开始端t的中心p的最佳位置的结果进行描述。如图21所示,在两个电池列耦合的连接端子部分中,关于通过将两个电池列的中心之间的距离L均匀划分为12个部分而设定的连接端子部分的点0至点11(点X),测量点A与点X之间的电阻值以及点X与点B之间的电阻值。在表1中示出测量结果。此外,在图22中示出基于测量结果的曲线图。
表1
如表1和图22所示,已确认如果点X存在于第一耦合部分侧上的距离中心线d的水平距离L/12的位置与第二耦合部分侧上的距离中心线d的水平距离3L/12的位置之间,电阻值的差较小,这是优选的。此外,已确认如果点X存在于第一耦合部分侧上的距离中心线d的水平距离L/12的位置与第二耦合部分侧上的距离中心线d的水平距离2L/12的位置之间,电阻值的差更小,这是更优选的。此外,已确认如果点X存在于第一耦合部分侧上的距离中心线d的水平距离L/12的位置与第二耦合部分侧上的距离中心线d的水平距离L/12的位置之间,电阻值的差特别小,这是特别优选。
2.第二实施方式
对根据第二实施方式的电力存储设备的结构实例进行描述。除了连接端子部分具有不同结构以外,根据第二实施方式的电力存储设备相似于第一实施方式的电力存储设备。连接端子部分的结构描述如下,并且其他相似于第一实施方式的结构,使得省略对其的详细说明。
(连接端子部分)
图23是示出连接端子部分的一部分的平面图。以相似于第一实施方式的方式,连接端子部分91b连接至两个电池列的端子平面。连接端子部分91b包括耦合部分91R和延伸部分91R3。耦合部分91R包括与一个电池列的端子平面耦合的第一耦合部分91R1,以及与邻近于该一个电池列的另一电池列的端子平面耦合的第二耦合部分91R2。
通过合并在纵长方向上从第一耦合部分91R1的一端延伸的一部分与在纵长方向上从第二耦合部分91R2的一端延伸的一部分而获得该延伸部分91R3。在第二实施方式中,可降低耦合至一个连接端子部分91b的两个电池列中的一个电池列中的电池芯与感应位置之间的距离以及另一电池列中的电池芯与感应位置之间的距离之间的差。因此,可进一步提高感应电压的精确度。
3.另一实施方式
本技术不限于以上描述的本技术的实施方式,并且不偏离本技术的内容的范围内的各种变形和应用都是可能的。
例如,在以上实施方式中描述的标号、结构、形状、材料、原材料、制造工艺等以及实例仅是实例,并且根据需要可采用不同于上述那些的标号、结构、形状、材料、原材料、制造工艺等。例如,多个突起和多个孔可以是一个突起和一个孔。
在不偏离本技术的内容的情况下,在以上实施方式中描述的结构、方法、过程、形状、材料和标号以及实例可彼此合并。
在第一实施方式中,容纳在外壳20中的电池单元的数量是两个;然而,容纳在外壳20中的电池单元的数量不限于两个。例如,容纳在外壳中的电池单元的数量可以是一个或三个或多个。例如,在电力存储设备中,三个或多个电池单元可水平层叠为三层或多层,并且在顶部壳体61a的顶平面部面对水平方向的状态下容纳在外壳20中,或者三个或多个电池单元可水平层叠为三层或多层,并且在顶部壳体61a的顶平面部面对垂直方向的状态下容纳在外壳20中。底部壳体61b的底平面部可具有相似于顶部壳体61a的顶平面部的结构。两个电池单元51和52可水平层叠为两曾或多层,并容纳在外壳20中,使得顶部壳体61a的顶平面部与底部壳体61b的底平面部在垂直方向上面对。耦合端子部分可具有如下结构:其中,三个或多个电池列的端子平面耦合。
根据本技术的实施方式的电力存储设备可具有如下结构。
(1)
一种电池组,包括:
电池块组,在该电池块组中,均包括以圆柱形形状布置的多个电池芯的多个电池列在近似正交于列方向的方向上并排布置;以及
连接端子部分,该连接端子部分与至少构成电池列中的两个并且其纵长方向平行于电池列的列方向的多个电池芯的端子平面耦合,其中,连接端子部分包括
耦合部分,该耦合部分包括与一个电池列耦合的第一耦合部分,以及与邻近于一个电池列的另一电池列耦合的第二耦合部分,以及
延伸部分,该延伸部分在纵长方向上从耦合部分的一端延伸,并且当一个电池列与另一电池列之间的水平距离是L并且穿过电池列之间的中心的中心线被设定时,延伸部分的延伸开始端的中心在第一耦合部分侧上的距离中心线的水平距离L/12的位置与第二耦合部分侧上的距离中心线的水平距离3L/12的位置之间。
(2)
根据(1)所述的电池组,其中,延伸部分的延伸开始端的中心在第一耦合部分侧上的距离中心线的水平距离L/12的位置与第二耦合部分侧上的距离中心线的水平距离2L/12的位置之间。
(3)
根据(1)所述的电池组,其中,延伸部分的延伸开始端的中心在第一耦合部分侧上的距离中心线的水平距离L/12的位置与第二耦合部分侧上的距离中心线的水平距离L/12的位置之间。
(4)
根据(1)至(3)中任一项所述的电池组,其中,相邻的两个电池列层叠为三角形形状同时在列方向上位移大致等于电池芯的外半径的圆周的半径的长度。
(5)
根据(4)所述的电池组,其中,对于纵长方向上的第二耦合部分的一端和另一端中的每一个,第一耦合部分具有在纵长方向上延伸大致等于电池芯的外部形状的圆周的半径的长度的部分。
(6)
根据(1)至(5)中任一项所述的电池组,其中,延伸部分连接至板,在该板处检测电池芯的电压。
(7)
根据(1)至(6)中任一项所述的电池组,其中,延伸部分与耦合部分整体形成。
(8)
根据(1)至(7)中任一项所述的电池组,其中,延伸部分是与耦合部分耦合的、与耦合部分分开形成的电导体。
(9)
根据(8)所述的电池组,其中,电导体是导线。
(10)
一种电池组,包括:
电池块组,在该电池块组中,均包括以圆柱形形状布置的多个电池芯的多个电池列在近似正交于列方向的方向上并排布置;以及
连接端子部分,该连接端子部分与至少构成电池列中的两个并且其纵长方向平行于电池列的列方向的多个电池芯的端子平面耦合,其中,连接端子部分包括
耦合部分,该耦合部分包括与一个电池列耦合的第一耦合部分,以及与邻近于一个电池列的另一电池列耦合的第二耦合部分,以及
延伸部分,通过将在纵长方向上从第一耦合部分的一端延伸的一部分与在纵长方向上从第二耦合部分的一端延伸的一部分结合而获得该延伸部分。
(11)
一种电力存储设备,包括根据(1)至(10)中任一项所述的电池组。
(12)
一种电力存储***,其中,根据(1)至(10)中任一项所述的电池组由从能再生能源产生电力的发电设备充电。
(13)
一种电力存储***,包括根据(1)至(10)中任一项所述的电池组并且向连接至该电池组的电子器械提供电力。
(14)
一种电子器械,从根据(1)至(10)中任一项所述的电池组接收电力。
(15)
一种电动车辆,包括:转换设备,该转换设备将从根据(1)至(10)中任一项所述的电池组接收的电力转换为车辆的驱动力;以及控制设备,该控制设备基于与电力存储设备相关的信息处理关于车辆控制的信息。
(16)
一种电力***,包括通过网络向另一器械发送信号并从另一器械接收信号的电力信息发送/接收单元,其中,基于由发送/接收单元接收的信息来控制根据(1)至(10)中任一项所述的电池组的充电和放电。
(17)
一种电力***,从根据(1)至(10)中任一项所述的电池组接收电力或者将来自发电设备或电力网络的电力提供至电池组。
(18)
一种电池模块,包括:
含有多个电池列的电池组,该电池列至少包括均包括多个电池芯的第一电池列和第二电池列;以及
连接端子部分,该连接端子部分与电池芯的端子平面耦合,其中,连接端子部分包括:
耦合部分,该耦合部分包括被配置为至少与第一电池列耦合的第一耦合部分以及被配置为至少与邻近于第一电池列的第二电池列耦合的第二耦合部分,以及
延伸部分,该延伸部分在纵长方向上从耦合部分的端部延伸,并且
当第一电池列与第二电池列之间的水平距离是L并且第一电池列与第二电池列之间的中心线被设定时,延伸部分的延伸开始端的中心在第一耦合部分的第一侧上的距离中心线的水平距离L/12的第一位置与第二耦合部分的第二侧上的距离中心线的水平距离3L/12的第二位置之间。
(19)
根据(18)所述的电池模块,其中,延伸部分的延伸开始端的中心在第一侧上的距离中心线的水平距离L/12的第一位置与第二侧上的距离中心线的水平距离2L/12的第三位置之间。
(20)
根据(18)至(19)中任一项所述的电池模块,其中,延伸部分的延伸开始端的中心在第一侧上的距离中心线的水平距离L/12的第一位置与第二侧上的距离中心线的水平距离L/12的第四位置之间。
(21)
根据(18)至(20)中任一项所述的电池模块,其中,第一电池列和第二电池列层叠为三角形形状同时在列方向上位移大致等于与电池芯相关的外部形状的圆周的半径的长度。
(22)
根据(18)至(21)中任一项所述的电池模块,其中,第一耦合部分具有第一部分,该第一部分被配置为在纵长方向上延伸大致等于与电池芯相关的外部形状的圆周的半径的长度。
(23)
根据(18)至(22)中任一项所述的电池模块,其中,延伸部分连接至板,电池芯的电压被配置为在该板处被检测到。
(24)
根据(18)至(23)中任一项所述的电池模块,其中,延伸部分被配置为与耦合部分整体形成。
(25)
根据(18)至(24)中任一项所述的电池模块,其中,延伸部分是与耦合部分耦合的、与耦合部分分开形成的电导体。
(26)
根据(18)至(25)中任一项所述的电池模块,其中,电导体是导线。
(27)
一种电池模块,包括:
含有多个电池列的电池组,该电池列至少包括均包括多个电池芯的第一电池列和第二电池列;以及
连接端子部分,该连接端子部分与电池芯的端子平面耦合,其中,
连接端子部分包括:
耦合部分,该耦合部分包括被配置为至少与第一电池列耦合的第一耦合部分以及被配置为至少与邻近于第一电池列的第二电池列耦合的第二耦合部分,以及
延伸部分,通过将在纵长方向上从第一耦合部分的第一端延伸的第一部分与在纵长方向上从第二耦合部分的第二端延伸的第二部分连接而获得该延伸部分。
(28)
一种电力存储设备,包括根据(18)至(27)中任一项所述的电池模块。
(29)
一种电力存储***,包括根据(18)至(27)中任一项所述的电池模块,其中,该电力存储***被配置为由从能再生能源产生电力的发电设备充电。
(30)
一种电力存储***,包括根据(18)至(27)中任一项所述的电池模块,其中,该电力存储***被配置为向连接至该电池模块的电子器械提供电力。
(31)
一种电子器械,被配置为从根据(18)至(27)中任一项所述的电池模块接收电力。
(32)
一种电动车辆,包括:转换设备,该转换设备将从包括根据(18)至(27)中任一项所述的电池模块的电力存储设备接收的电力转换为电动车辆的驱动力;以及控制设备,该控制设备被配置为基于与电力存储设备相关的信息处理关于车辆控制的信息。
(33)
一种电力***,包括电力信息发送/接收单元,该电力信息发送/接收单元被配置为通过网络发送和接收信号,其中,基于由电力信息发送/接收单元接收的信息来控制根据(18)至(27)中任一项所述的电池模块的充电和放电。
(34)
一种电力***,被配置为如下至少一个:从根据(18)至(27)中任一项所述的电池模块接收电力或者将来自发电设备和电力网络中的至少一个的电力提供至电池模块。
(35)
一种电池模块,包括:
含有多个电池列的电池组,该电池列至少包括均包括多个电池芯的第一电池列和第二电池列;以及
连接端子部分,该连接端子部分与电池芯的端子平面耦合,其中,
连接端子部分包括
耦合部分,该耦合部分包括被配置为至少与第一电池列耦合的第一耦合部分以及被配置为至少与邻近于第一电池列的第二电池列耦合的第二耦合部分,以及
延伸部分,该延伸部分连接至连接端子部分,其中,延伸部分处于一位置以允许测量该位置与第一耦合部分之间的第一电阻值以及该位置与第二耦合部分之间的第二电阻值,并且其中,第一电阻值与第二电阻值之间的电阻值差为0.4或更小。
(36)
一种用于电池模块的连接端子部分,该连接端子部分包括:
耦合部分,该耦合部分包括被配置为至少与第一电池列耦合的第一耦合部分以及被配置为至少与邻近于第一电池列的第二电池列耦合的第二耦合部分;以及
延伸部分,该延伸部分在纵长方向上从耦合部分的端部延伸,并且
当第一电池列与第二电池列之间的水平距离是L并且第一电池列与第二电池列之间的中心线被设定时,延伸部分的延伸开始端的中心在第一耦合部分的第一侧上的距离中心线的水平距离L/12的第一位置与第二耦合部分的第二侧上的距离中心线的水平距离3L/12的第二位置之间。
4.应用例
在下文中描述包括电池组的电力存储设备的应用例。应注意,电力存储设备的应用例不限于下述应用例。
本技术可以是如下电力存储***:其中,以上电力存储设备的电池组由从能再生能源产生电力的发电设备充电。本技术可以是如下电力存储***:其包括电力存储设备的电池组并向连接至电力存储设备的电池组的电子器械提供电力。本技术可以是从以上电力存储设备的电池组接收电力的电子器械。这些电子器械和电力***体现为,例如,用于住宅的电力供应***,并且此外体现为与外部电力提供网络协作而有效地提供电力的***。本技术可以是如下电动车辆:其包括将从电力存储设备的电池组提供的电力转换为车辆的驱动力的转换设备,以及基于与电力存储设备的电池组相关的信息处理关于车辆控制的信息的控制设备。本技术可以是包括电力信息发送/接收单元的电力***,该电力信息发送/接收单元通过网络向另一器械发送信号并且从另一器械接收信号,其中,基于由发送/接收单元接收的信息来控制电力存储设备的电池组的充电和放电。本技术可以是从电力存储设备的电池组接收电力或者从发电设备或电力网络向电力存储设备的电池组提供电力的电力***。
(作为应用例的住宅中的电力存储***)
参考图24描述本技术应用至用于住宅的电力存储***的实例。例如,在用于住宅101的电力存储***100中,通过电力网络109、信息网络112、智能电表107、电力集线器108等将电力从集中电力***102(诸如火力发电102a、核电站102b或水力发电站102c)提供至电力存储器械103。此外,电力从诸如发电设备104的独立电源提供至电力存储设备103。提供至电力存储设备103的电力被积聚。利用电力存储设备103,提供在住宅101中消耗的电力。相似的电力存储***可不仅用在住宅101中也可用在建筑物中。
住宅101设置有控制发电设备104的每个设备的控制设备110、耗电设备105、电力存储设备103等、智能电表107以及获取信息的传感器111。设备通过电力网络109和信息网络112连接。作为发电设备104,使用太阳能电池、燃料电池、风车等,并将产生的电力提高至耗电设备105和/或电力存储设备103。耗电设备105对应于冰箱105a、空调105b、电视接收器105c和浴室105d等。此外,电动车辆106也包括在耗电设备105中。电动车辆106对应于电动汽车106a、混合动力汽车106b和电动自行车106c。电动车辆106可以是电力辅助自行车。
电力存储设备103包括含有二次电池等的电池组。例如,电池组包括锂离子二次电池。作为电力存储设备103,可使用如上所述的根据本技术的实施方式的电力存储设备1。一个电力存储设备1或多个电力存储设备1可适用。智能电表107具有检测商业电力的消耗量并将所检测的电量发送至电力公司的功能。作为电力网络109,可使用DC电源、AC电源和非接触式电源中的任何一个或多个。
作为传感器111,例如,可使用运动传感器、亮度传感器、物体检测传感器、电力消耗传感器、振动传感器、接触传感器、温度传感器、红外传感器等。由传感器111获取的信息发送至控制设备110。利用来自传感器111的信息,获得气候条件和人体状况等,并自动控制耗电设备105以使能量消耗最小化。此外,控制设备110可通过互联网将关于住宅101的信息发送至外部电力公司。
通过电力集线器108,执行电源线的分支或DC与AD之间的转换。作为连接至控制设备110的信息网络112的通信方法,给出使用诸如UART(通用异步接收发送器:异步串行通信发送/接收电路)的通信接口的方法,以及基于诸如蓝牙、ZigBee和Wi-Fi的无线通信规范使用传感器网络的方法。蓝牙方法应用于多媒体通信并且一到多通信是可能的。ZigBee使用IEEE(电气与电子工程师协会)802.15.4物理层。IEEE 802.15.4是被称为PAN(个人局域网)或W(无线)PAN的短程无线网络规范的名称。
控制设备110连接至外部服务器113。该服务器113可由住宅101、电力公司和服务供应商中的任一个管理。例如,发送至服务器113以及从服务器接收的信息是电力消耗信息、生活模式信息、电力速率、气象信息、自然灾害信息以及关于电力交易的信息。这些信息可被发送至住宅中的耗电设备(诸如电视接收器)或住宅外部的设备(诸如蜂窝电话)或者从其接收。这些信息可显示在具有显示功能的器械上,例如电视接收器、蜂窝电话或PDA(个人数字助理)。
控制每个单元的控制设备110由CPU(中央处理单元)、RAM(随机存取存储器)、ROM(只读存储器)等形成,并且在该实例中,该控制设备容纳在电力存储设备103中。控制设备110通过信息网络112连接至电力存储设备103、发电设备104、耗电设备105、传感器111和服务器113,并具有调节商业电力的使用量以及电力生成量的功能。此外,控制设备110可具有在电力市场上销售和购买电力的功能。
如所述的,除了集中电力***102(诸如火力发电站102a、核电站102b或水力发电站102c)以外,从发电设备104(太阳能发电、风力发电)生成的电力可积聚在电力存储设备103中。因此,即使从发电设备104生成的电力波动,也可进行控制使得提供至外部的电力的量可恒定或者必要量的电力被释放。例如,从太阳能发电获得的电力积聚在电力存储设备103中,并且在夜间时,作为在夜间成本较低的电力的***力积聚在电力存储设备103中,并且在电力成本高的白天时,积聚在电力存储设备103中的电力被释放以被使用。
尽管该实例已描述了控制设备110容纳在电力存储设备103中的情况,但是控制设备110可容纳在智能电表107中或可单独配置。此外,电力存储***100可用在公寓楼的多个房间中或多个住宅中。
(作为应用例的车辆中的电力存储***)
将参考图25描述本技术应用至用于车辆的电力存储***的实例。图25示意性示出采用本技术应用至的串联混合动力***的混合动力车辆的结构的实例。串联混合动力***指代通过使用由通过发动机驱动的发电机生成的电力或者暂时通过在电池中积聚上述电力而获得的电力,通过动力驱动力转换设备驱动的汽车。
混合动力车辆200包括发动机201、发电机202、动力驱动力转换设备203、驱动轮204a、驱动轮204b、轮子205a、轮子205b、电池208、车辆控制设备209、传感器210以及充电端口211。作为电池208,可应用上述电力存储设备1。电力存储设备1的数量可以是一个或多于一个。
混合动力车辆200使用动力驱动力转换设备203作为驱动源来运行。动力驱动力转换设备203的实例对应于电动机。通过来自电池208的电力,动力驱动力转换设备203操作,并且动力驱动力转换设备203的旋转力传送至驱动轮204a和204b。应注意,通过在所需部分中使用DC-AC(DC-AC)或反向转换(AC-DC转换),不管设备203是AC电动机还是DC电动机,动力驱动力转换设备203都可适用。传感器210通过车辆控制设备209控制发动机速度,或者控制未示出的节流阀的开度(节流开度)。传感器210可包括速度传感器、加速传感器和发动机速度传感器。
发动机201的旋转力传送至发电机202,并且通过旋转力,由发电机202产生的电力可积聚在电池208中。
当通过控制机构(其未被示出)对混合动力车辆进行减速时,将减速时的阻力作为旋转力添加到动力驱动力转换设备203,并且将通过该旋转力从动力驱动力转换设备203产生的再生电力积聚在电池208中。
当电池208连接至混合动力车辆外部的电源时,电力通过来自外部电源的充电端口211提供,并且接收的电力可积聚在电池208中。
尽管未示出,但是可提供基于与二次电池有关的信息处理关于车辆控制的信息的信息处理设备。作为信息处理设备,例如,给出基于电池剩余量显示电池剩余量的信息处理设备。
在以上实例中,串联混合动力汽车通过电动机使用由在发动机上运行的发电机产生的电力或者通过将以上电力即刻积聚在电池中而获得的电力来运行。然而,本技术相似地应用至并联混合动力汽车,该并联混合动力车辆以作为驱动源的发动机和电动机的输出来运行,同时切换仅在发动机上运行、仅在电动机上运行以及在发动机和电动机上运行的三种方法。此外,本技术可有效地应用于所谓的电动车辆,该电动车辆仅通过驱动电机的驱动而不使用发动机来运行。
参考符号列表
1 电力存储设备
2 保险丝
3a 连接器
3b 连接器
4 外部正电极端子
5 外部负电极端子
7 控制单元
8 MUX
9 电流检测器
9a 电流检测电阻器
9b 电流检测放大器
10 电池块组
10a 电池芯
11 导电构件
12a 板状突起
12b 板状突起
13 支撑板
14 盖
15 温度检测器
16 MUX
17 脉冲生成器
20 外壳
20a 前平面部
20b 后平面部
20c 顶平面部
20d 底平面部
20e 侧平面部
20f 侧平面部
21 保护盖
25a、25b 窗口
26a、26b 窗口
27 连接器
28 电子部件
42 子板
44 输出端子板
45 外部通信板
46 主板
47a1 汇流排
47a2 汇流排
47a3 汇流排
49 板保持构件
51 电池单元
52 电池单元
61 电池壳体
61a 顶部壳体
61b 底部壳体
62 接合部分
62a 接合部分
62b 接合部分
70 中空结构主体
71 开口
72 孔
80 中空结构主体
91、91a、91b 连接端子部分
91R 耦合部分
91R1 第一耦合部分
91R2 第二耦合部分
91R3 延伸部分
92 正电极绝缘片
93 隔板
93a 突起部分
96 孔
99a 切口部分
99b 缺口
100 电力存储***
101 住宅
102 集中电力***
102a 火力发电站
102b 核电站
102c 水力发电站
103 电力存储设备
104 发电设备
105 耗电设备
105a 冰箱
105b 空调
105c 电视接收器
105d 浴室
106 电动车辆
106a 电动汽车
106b 混合动力汽车
106c 电动自行车
107 智能电表
108 电力集线器
109 电力网络
110 控制设备
111 传感器
112 信息网络
113 服务器
200 混合动力车辆
201 发动机
202 发电机
203 动力驱动力转换设备
204a、204b 驱动轮
205a、205b 轮子
208 电池
209 车辆控制设备
210 传感器
211 充电端口
B1至B16 电池块
COM1 通信单元
CTN1 模块控制器
ICNT 控制盒
ISC1 绝缘单元
L1至L8 电池列
Mo 电力存储设备