JP2013008638A - Battery module and electric vehicle - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電池モジュールおよびその電池モジュールを搭載した電動車両に関する。 The present invention relates to a battery module and an electric vehicle equipped with the battery module.
近年、地球環境問題や地球温暖化を解決するために、グローバルな規模で二酸化炭素の発生量を低減する提案がなされている。また、二酸化炭素削減やエネルギー問題への対策として、低燃費で低排気ガスのプラグインハイブリッド自動車（ＰＨＥＶ：Ｐｌｕｇ−ｉｎ Ｈｙｂｒｉｄ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｖｅｈｉｃｌｅ）や電気自動車（ＥＶ：Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｖｅｈｉｃｌｅ）の普及に期待が高まっている。特に、電気自動車は、排出ガスやＣＯ２を出さない環境にやさしい自動車として注目を集めている。 In recent years, proposals have been made to reduce the amount of carbon dioxide generated on a global scale in order to solve global environmental problems and global warming. In addition, as countermeasures against carbon dioxide reduction and energy problems, expectations are high for the spread of plug-in hybrid electric vehicles (PHEV) and electric vehicles (EV) with low fuel consumption and low exhaust gas. Yes. In particular, electric vehicles are receiving attention as an automotive environment-friendly does not emit exhaust gases and CO 2.
プラグインハイブリット自動車や電気自動車は、車両駆動用モータおよびバッテリ装置（電池モジュール）を搭載しており、バッテリ装置からの電力により車両駆動用モータを駆動させて走行する。また、電気自動車等を走行させるためには高い電圧を必要とするため、バッテリ装置は、たとえばリチウムイオン二次電池などの電流密度の高い二次電池を多数搭載し、これらの二次電池を接続することで高い電圧を得ている。なお、このようなバッテリ装置を搭載した電気自動車の一例が、たとえば、特許文献１に記載されている。
A plug-in hybrid vehicle and an electric vehicle are equipped with a vehicle drive motor and a battery device (battery module), and travel by driving the vehicle drive motor with electric power from the battery device. In addition, since a high voltage is required to run an electric vehicle or the like, the battery device is equipped with a large number of secondary batteries having a high current density such as lithium ion secondary batteries, and these secondary batteries are connected. By getting high voltage. An example of an electric vehicle equipped with such a battery device is described in
また、上記した電気自動車等においては、走行時の振動や外力が加わった場合でも、十分な信頼性、耐久性が保たれるバッテリ装置（電池モジュール）が求められている。 Further, in the above-described electric vehicle or the like, there is a demand for a battery device (battery module) that can maintain sufficient reliability and durability even when vibration or external force is applied during traveling.
ここで、電気自動車等に搭載される駆動用モータは、ガソリンエンジンやディーゼルエンジンなどとは異なり、低い回転から高いトルクを発生する。このため、電気自動車は、加速性能が高く、従来のエンジン自動車に比べて、加速時に大きな外力（加速度）が加わる。そのため、このような外力によって、バッテリ装置を構成する二次電池において、電極ずれが生じるおそれが懸念される。そして、電極ずれが生じた場合には、電池内部で短絡が生じたり、出力密度が低下したりするため、信頼性、耐久性が低下するという問題が生じる。 Here, unlike a gasoline engine or a diesel engine, a drive motor mounted on an electric vehicle or the like generates a high torque from a low rotation. For this reason, the electric vehicle has high acceleration performance, and a larger external force (acceleration) is applied during acceleration than the conventional engine vehicle. Therefore, there is a concern that such an external force may cause electrode displacement in the secondary battery constituting the battery device. And when an electrode shift | offset | difference arises, since a short circuit will arise inside a battery or an output density will fall, the problem that reliability and durability will fall arises.
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この発明の１つの目的は、電極ずれの発生を抑制することによって、信頼性および耐久性の低下を抑制することが可能な電池モジュールおよびその電池モジュールを搭載した電動車両を提供することである。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and one object of the present invention is to suppress deterioration in reliability and durability by suppressing the occurrence of electrode displacement. It is an object to provide a battery module that can be used and an electric vehicle equipped with the battery module.
上記目的を達成するために、この発明の第１の局面による電池モジュールは、移動体に搭載される電池モジュールであって、発電要素としての電極を含む二次電池と、二次電池を収容する収容部とを備えている。そして、移動体の移動方向を含む水平面内において、二次電池の電極ずれ方向が移動体の移動方向に対して傾斜している。 In order to achieve the above object, a battery module according to a first aspect of the present invention is a battery module mounted on a moving body, and includes a secondary battery including an electrode as a power generation element, and the secondary battery. And a storage section. And in the horizontal plane including the moving direction of the moving body, the electrode displacement direction of the secondary battery is inclined with respect to the moving direction of the moving body.
この第１の局面による電池モジュールでは、上記のように、二次電池の電極ずれ方向（電極ずれが生じる方向）を移動体の移動方向に対して傾斜させることによって、たとえば、移動体の加速時に二次電池に外力（加速度）が加わった場合でも、二次電池の電極ずれ方向に加わる外力を小さくすることができる。そのため、電極ずれが生じるのを抑制することができるので、信頼性および耐久性の低下を抑制することができる。 In the battery module according to the first aspect, as described above, the electrode displacement direction (direction in which electrode displacement occurs) of the secondary battery is inclined with respect to the movement direction of the moving body, for example, when the moving body is accelerated. Even when an external force (acceleration) is applied to the secondary battery, the external force applied in the electrode displacement direction of the secondary battery can be reduced. Therefore, it is possible to suppress the occurrence of electrode displacement, and thus it is possible to suppress a decrease in reliability and durability.
上記第１の局面による電池モジュールにおいて、二次電池の電極ずれ方向が地面に対しても傾斜しているのが好ましい。このように構成すれば、移動体の移動時（走行時）に負荷される振動等に対して、二次電池の電極ずれを生じにくくすることができる。これにより、効果的に、信頼性および耐久性の低下を抑制することができる。 In the battery module according to the first aspect, it is preferable that the electrode displacement direction of the secondary battery is also inclined with respect to the ground. If comprised in this way, the electrode shift | offset | difference of a secondary battery can be made hard to produce with respect to the vibration etc. which are loaded when a moving body moves (during driving | running | working). Thereby, the fall of reliability and durability can be suppressed effectively.
この場合において、二次電池は電極と電気的に接続される端子部を有し、この端子部が上方に位置するように二次電池を配置するのが好ましい。 In this case, the secondary battery preferably has a terminal portion that is electrically connected to the electrode, and the secondary battery is preferably disposed so that the terminal portion is positioned above.
上記第１の局面による電池モジュールにおいて、二次電池には角型電池または円筒型電池を用いることができる。二次電池を角型電池とした場合、その長軸方向または短軸方向のいずれかを電極ずれ方向とすることができる。また、二次電池を円筒型電池とした場合、円筒軸方向を電極ずれ方向とすることができる。 In the battery module according to the first aspect, a square battery or a cylindrical battery can be used as the secondary battery. When the secondary battery is a square battery, either the major axis direction or the minor axis direction can be the electrode displacement direction. Further, when the secondary battery is a cylindrical battery, the direction of the cylindrical axis can be the electrode displacement direction.
また、上記第１の局面による電池モジュールにおいて、収容部内には、二次電池が複数収容されているのが好ましい。この場合、複数の二次電池は、電極ずれ方向が同じ方向となるように配置することができる。また、複数の二次電池の少なくとも一部が、電極ずれ方向が異なる方向となるように配置されていてもよい。 In the battery module according to the first aspect, it is preferable that a plurality of secondary batteries are accommodated in the accommodating portion. In this case, the plurality of secondary batteries can be arranged such that the electrode displacement directions are the same. In addition, at least some of the plurality of secondary batteries may be arranged so that the electrode shift directions are different.
上記第１の局面による電池モジュールにおいて、二次電池は、電極が巻回された巻回型の電池とすることができる。この場合、二次電池の巻回軸方向が、電極ずれ方向（巻きずれが生じる方向）とされる。 In the battery module according to the first aspect, the secondary battery may be a wound battery in which an electrode is wound. In this case, the winding axis direction of the secondary battery is the electrode displacement direction (direction in which the winding displacement occurs).
また、上記第１の局面による電池モジュールにおいて、二次電池は、電極が積層された積層型の電池であってもよい。この場合、電極の積層方向に対して垂直方向が、電極ずれ方向（積層ずれが生じる方向）とされる。 In the battery module according to the first aspect, the secondary battery may be a stacked battery in which electrodes are stacked. In this case, a direction perpendicular to the stacking direction of the electrodes is an electrode shift direction (a direction in which stacking shift occurs).
また、この場合において、積層型の二次電池は、金属缶からなる収納容器を有しており、積層された電極が収納容器に収納されているのが好ましい。このように構成すれば、内部の気密性を十分に保持することができるので、電池の劣化を有効に抑制することができる。 In this case, the stacked secondary battery preferably has a storage container made of a metal can, and the stacked electrodes are preferably stored in the storage container. If comprised in this way, since internal airtightness can fully be hold | maintained, deterioration of a battery can be suppressed effectively.
上記第１の局面による電池モジュールにおいて、二次電池には、リチウムイオン二次電池を用いるのが好ましい。このように構成すれば、繰り返し充放電可能な大容量の電池モジュールを容易に得ることができる。また、このようなリチウムイオン二次電池を用いた場合でも、電極ずれが生じるのを抑制して、信頼性、耐久性の低下を抑制することができる。 In the battery module according to the first aspect, it is preferable to use a lithium ion secondary battery as the secondary battery. If comprised in this way, the large capacity battery module which can be charged / discharged repeatedly can be obtained easily. Further, even when such a lithium ion secondary battery is used, it is possible to suppress the occurrence of electrode displacement and suppress the decrease in reliability and durability.
この発明の第２の局面による電動車両は、上記第１の局面による電池モジュールを搭載した電動車両である。このように構成すれば、信頼性、耐久性の低下を抑制することが可能な電動車両を容易に得ることができる。 An electric vehicle according to a second aspect of the present invention is an electric vehicle equipped with the battery module according to the first aspect. If comprised in this way, the electric vehicle which can suppress the fall of reliability and durability can be obtained easily.
上記第２の局面による電動車両において、好ましくは、電池モジュールによって電力が供給される駆動モータと、駆動モータにより駆動力が伝達される駆動輪とを備え、電池モジュールが駆動輪の近傍に搭載されている。このように構成すれば、電池モジュールによる荷重が駆動輪にかかるため、走行性能を向上させることもできる。 The electric vehicle according to the second aspect preferably includes a drive motor to which electric power is supplied by the battery module and a drive wheel to which driving force is transmitted by the drive motor, and the battery module is mounted in the vicinity of the drive wheel. ing. If comprised in this way, since the load by a battery module will be applied to a driving wheel, driving | running | working performance can also be improved.
この場合において、好ましくは、駆動モータの駆動力を駆動輪に伝達するシャフト部を備え、電池モジュールは、シャフト部を跨ぐように配置されている。このように構成すれば、より効果的に、電池モジュールによる荷重を駆動輪にかけることができる。また、シャフト部を跨ぐように電池モジュールを配置することにより、電池モジュールを構成する二次電池の電極ずれ方向を、電動車両（移動体）の移動方向（走行方向）または地面に対して容易に傾斜させることができる。 In this case, preferably, a shaft portion that transmits the driving force of the drive motor to the drive wheels is provided, and the battery module is disposed so as to straddle the shaft portion. If comprised in this way, the load by a battery module can be applied to a driving wheel more effectively. Further, by arranging the battery module so as to straddle the shaft portion, the electrode displacement direction of the secondary battery constituting the battery module can be easily set with respect to the moving direction (traveling direction) of the electric vehicle (moving body) or the ground. Can be tilted.
なお、上記駆動輪は、電動車両の前輪であってもよいし、後輪であってもよい。また、前輪および後輪の両方が駆動輪であってもよい。 The drive wheel may be a front wheel of an electric vehicle or a rear wheel. Further, both the front wheels and the rear wheels may be drive wheels.
以上のように、本発明によれば、電極ずれの発生を抑制することによって、信頼性および耐久性の低下を抑制することが可能な電池モジュールおよびその電池モジュールを搭載した電動車両を容易に得ることができる。 As described above, according to the present invention, it is possible to easily obtain a battery module capable of suppressing deterioration in reliability and durability by suppressing occurrence of electrode displacement and an electric vehicle equipped with the battery module. be able to.
以下、本発明を具体化した実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。 DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments embodying the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
（第１実施形態）
図１〜図３は、本発明の第１実施形態による電池モジュールの構造を説明するための図である。図４は、本発明の第１実施形態による電池モジュールの断面図である。図５は、本発明の第１実施形態による電池モジュールの平面図である。図６〜図１４は、本発明の第１実施形態による電池モジュールを説明するための図である。まず、図１〜図１４を参照して、本発明の第１実施形態による電池モジュールについて説明する。
(First embodiment)
1-3 is a figure for demonstrating the structure of the battery module by 1st Embodiment of this invention. FIG. 4 is a cross-sectional view of the battery module according to the first embodiment of the present invention. FIG. 5 is a plan view of the battery module according to the first embodiment of the present invention. FIGS. 6-14 is a figure for demonstrating the battery module by 1st Embodiment of this invention. First, with reference to FIGS. 1-14, the battery module by 1st Embodiment of this invention is demonstrated.
第１実施形態による電池モジュール１００は、図４および図５に示すように、複数の二次電池１０と、これらの二次電池１０を収容する収容ケース５０とを備えている。また、第１実施形態では、電池モジュール１００を構成する二次電池１０は円筒型（巻回型）リチウムイオン二次電池からなる。なお、収容ケース５０は、本発明の「収容部」の一例である。
As shown in FIGS. 4 and 5, the
円筒型の二次電池１０は、図６に示すように、電池缶１１内に発電要素としての電極体１２が収納された構造を有している。電極体１２は、図７に示すように、正極１２ａ、負極１２ｂおよびセパレータ１２ｃを有しており、正極１２ａと負極１２ｂとがセパレータ１２ｃを介して重ね合わされている。そして、重ね合わされた状態で所定回数巻回された後、最外周部がたとえばテープ（図示せず）によって固定されることにより、巻回体に構成されている。
As shown in FIG. 6, the cylindrical
上記正極１２ａは、たとえばアルミニウム箔などからなる集電体の表面に正極活物質が塗布されることにより形成されている。また、上記負極１２ｂは、たとえば銅箔などからなる集電体の表面に負極活物質が塗布されることにより形成されている。セパレータ１２ｃは、たとえば、アラミド系樹脂、ポリエステル系樹脂、セルロース系樹脂などの多孔質フィルムから構成されており、正極１２ａと負極１２ｂとの短絡を抑制する機能を有している。また、セパレータ１２ｃには、非水電解液が含浸されている。
The
また、図８に示すように、二次電池１０は、正極１２ａ（図７参照）と電気的に接続された正極集電タブ１３と、負極１２ｂ（図７参照）と電気的に接続された負極集電タブ１４とを有している。
Further, as shown in FIG. 8, the
電極体１２（巻回体）は、その巻回軸方向（Ｊ１方向）が電池缶１１の軸方向（円筒軸方向）と一致するようにして電池缶１１内に収容されている。そして、収容された状態で、負極集電タブ１４が電池缶１１の負極端子１１ｂと接続されており、正極集電タブ１３が電池缶１１の正極端子１１ａと接続されている。
The electrode body 12 (winding body) is accommodated in the battery can 11 such that the winding axis direction (J1 direction) coincides with the axial direction (cylindrical axis direction) of the battery can 11. In the accommodated state, the negative electrode
このような円筒型リチウムイオン二次電池としては、たとえば、１８６５０型の汎用リチウムイオン二次電池を用いることができる。１８６５０型リチウムイオン二次電池は、直径１８ｍｍ、長さ６５ｍｍの円筒型の二次電池であり、民生用電子機器などに一般的に使用されている。そのため、１８６５０型のリチウムイオン二次電池は、標準型電池として広く普及している。 As such a cylindrical lithium ion secondary battery, for example, a 18650 type general-purpose lithium ion secondary battery can be used. The 18650 type lithium ion secondary battery is a cylindrical secondary battery having a diameter of 18 mm and a length of 65 mm, and is generally used for consumer electronic devices and the like. Therefore, 18650 type lithium ion secondary batteries are widely used as standard batteries.
なお、円筒型（巻回型）の二次電池１０では、電極体１２（巻回体）の外周は、巻き取り状態からの緩和によって、電池缶１１の内周面に押し付けられる圧力が加わった状態となる。そのため、電極体１２は、その半径方向の移動が拘束される。その一方、電極体１２の巻回軸（巻き取り軸）方向の移動に対しては保持力が十分ではないため、継続的な振動や大きな外力などが加わった場合、電極体１２を構成する正極１２ａや負極１２ｂあるいはセパレータ１２ｃに巻きずれ（電極ずれ）が発生するおそれがある。そのため、円筒型（巻回型）の二次電池１０では、電極体１２の巻回軸方向Ｊ１（円筒軸方向）を電極ずれ方向（電極ずれが生じる方向）とすることができる。
In the cylindrical (winding) type
第１実施形態による電池モジュール１００は、後述するように、電気自動車などの移動体に搭載されてバッテリ装置を構成する。そのため、電池モジュール１００には、移動体の移動時（走行時）に負荷される外力や振動などが加わる。
As will be described later, the
ここで、第１実施形態では、図１〜図３に示すように、複数の二次電池１０のそれぞれが移動体の移動方向Ｄ（進行方向Ｄ）に対して傾斜した状態で配置されている。具体的には、図１および図２に示すように、移動体の移動方向Ｄを含む水平面内（ＸＹ面内）において、二次電池１０の巻回軸方向Ｊ１が移動体の移動方向Ｄに対して所定の角度βで傾斜している。なお、ここでは、移動体の左右方向をＸ方向、前後方向をＹ方向、上下方向をＺ方向としている。
Here, in 1st Embodiment, as shown in FIGS. 1-3, each of the some
移動体が移動方向Ｄに移動（進行）した場合、加速度などの外力が二次電池１０に加わる。また、移動体が急停止した場合にも二次電池１０に外力が加わる。移動体の移動時（走行時）に負荷される外力をＦｘ（外力Ｆｘ）とした場合、二次電池１０に加わる巻回軸方向Ｊ１の外力Ｆ１は、以下の（１）式で求められる。
Ｆ１＝Ｆｙ×ｃｏｓα×ｃｏｓβ ・・・ （１）
When the moving body moves (advances) in the movement direction D, an external force such as acceleration is applied to the
F1 = F y × cos α × cos β (1)
このため、二次電池１０に加わる巻回軸方向Ｊ１の外力Ｆ１は、外力Ｆｘよりも小さくなる。そのため、巻きずれが生じる方向に加わる外力が小さくなるので、二次電池１０には、巻きずれが生じにくくなる。
Therefore, the external force F1 of the winding axis J1 applied to the
また、図１および図３に示すように、二次電池１０の巻回軸方向Ｊ１が移動体の移動方向Ｄを含む水平面（ＸＹ面）に対して所定の角度αで傾斜している。移動体の水平面（ＸＹ面）は地面に対して略平行であるため、二次電池１０の巻回軸方向Ｊ１は地面に対して所定の角度αで傾斜しているといえる。
1 and 3, the winding axis direction J1 of the
移動体の移動時（走行時）には、路面状況などによっては二次電池１０に振動が加わる。振動による外力をＦｚ（外力Ｆｚ）とした場合、振動などによって二次電池１０に加わる巻回軸方向Ｊ１の外力Ｆ２は、以下の（２）式で求められる。
Ｆ２＝Ｆｚ×ｓｉｎα×ｃｏｓβ ・・・ （２）
When the moving body moves (during traveling), vibration is applied to the
F2 = F z × sin α × cos β (2)
このため、二次電池１０に加わる巻回軸方向Ｊ１の外力Ｆ２は、外力Ｆｚよりも小さくなる。そのため、これによっても、二次電池１０に巻きずれが生じにくくなる。
Therefore, the external force F2 of the winding axis J1 applied to the
なお、上記角度βおよびαは、移動体の加速性能や耐振動性能などを考慮して適宜設定することができる。その際、電極同士の摩擦力（静摩擦係数）よりも外力Ｆ１および外力Ｆ２が小さくなるように二次電池１０を配置するのが好ましい。また、上記角度βおよびαは、複数の二次電池１０を収容ケース５０内に効率よく収容（密に収容）できる角度とされているのが好ましい。具体的には、移動体の移動方向Ｄに対する巻回軸方向Ｊ１の角度βは、絶対値で、たとえば、約５度〜約８５度とすることができる。また、角度βは、絶対値で、約２０度〜約６０度であるのが好ましく、約３０度〜約４５度であればより好ましい。角度βを約２０度とすれば外力を１０％程度削減することができ、角度βを約３０度とすれば外力を１５％程度削減することができる。角度βが４５度および６０度の場合、モジュールの配置時に高密度に配置することができる。地面（移動体の水平面（ＸＹ面））に対する角度αは、絶対値で、たとえば、約５度〜約８５度とすることができる。また、角度αは、絶対値で、約３０度〜約７５度であるのが好ましく、約４５度〜約６０度であればより好ましい。
Note that the angles β and α can be set as appropriate in consideration of the acceleration performance and vibration resistance performance of the moving body. In that case, it is preferable to arrange the
また、円筒型の二次電池１０では、電極体（巻回体）１２（図６〜図８参照）の巻きずれは正極端子１１ａ方向に生じ易い。そのため、図１〜図４に示すように、正極端子１１ａが上方に位置するように配置されているのが好ましい。これにより、電極体（巻回体）１２（図６〜図８参照）の巻きずれのみならず、タブずれをも生じにくくすることが可能となる。なお、正極端子１１ａは、本発明の「端子部」の一例である。
Further, in the cylindrical
収容ケース５０は、金属製または樹脂製のケースである。この収容ケース５０は、図４および図５に示すように、複数の二次電池１０を収容する略箱状の収容部材５１と、収容部材５１を封口する蓋体５２（図４参照）とを含んで構成されている。また、収容ケース５０内には、複数の二次電池１０が傾斜した状態で収容されている。収容ケース５０内の二次電池１０は、その巻回軸方向Ｊ１が同じ方向（平行）となるように配置されている。また、上述したように、複数の二次電池１０は、電池モジュール１００が移動体（たとえば電気自動車）に搭載された際に、その巻回軸方向Ｊ１が移動体の移動方向Ｄに対して角度β（図２参照）で傾斜するとともに、移動体の水平面（ＸＹ面）に対して角度α（図３参照）で傾斜（前傾）するように収容されている。
The
具体的には、図４に示すように、二次電池１０の正極端子１１ａが上側（蓋体５２側）となるように、複数の二次電池１０が収容ケース５０の底部５１ａに対して傾斜されている。また、収容ケース５０内において、二次電池１０は、他の二次電池１０と一部が重なるようにして配置されている。さらに、図５に示すように、二次電池１０の正極端子１１ａがたとえば右側を向くように、複数の二次電池１０がＹ方向（移動体の進行方向Ｄ）に対して傾斜されている。すなわち、複数の二次電池１０は、その巻回軸方向Ｊ１が収容ケース５０の側壁５１ｂに対して傾斜されている。
Specifically, as shown in FIG. 4, the plurality of
なお、二次電池１０は、正極端子１１ａがたとえば左側を向くように傾斜されていてもよい。また、図４および図５では、複数の二次電池１０を一段で収容した例を図示しているが、二段以上の多段で複数の二次電池１０を収容するようにしてもよい。
Note that the
また、電池モジュール１００は、図９および図１０に示すように、複数の二次電池１０を保持する電池ケース３０を備えている。電池ケース３０は、たとえば、絶縁性樹脂などから構成されており、二次電池１０を保持する保持部３０ａを有している。保持部３０ａには、二次電池１０の正極端子１１ａおよび負極端子１１ｂと電気的に接続される一対の接続端子３１が設けられている。そして、一対の接続端子３１を結ぶ線Ｋが、Ｙ方向（移動体の進行方向Ｄ）に対して角度βで傾斜されている。なお、一対の接続端子３１を結ぶ線Ｋの延び方向は、二次電池１０の巻回軸方向Ｊ１（図１０参照）と平行となっている。また、図１１および図１２に示すように、電池ケース３０の裏面側には、電池ケース３０を傾斜させて設置するための脚部３２が設けられている。また、電池ケース３０には、図９に示すように、軽量化を図るための開口３０ｂが設けられていてもよい。
Moreover, the
複数の二次電池１０は、図１０に示すように、電池ケース３０に保持された状態で収容ケース５０内に収容されている。これにより、複数の二次電池１０は、Ｙ方向（移動体の進行方向Ｄ）に対して角度βで傾斜された状態で収容ケース５０内に収容される。また、電池ケース３０の脚部３２によって、二次電池１０が保持された電池ケース３０を収容ケース５０内に収容した際に、複数の二次電池１０が、その巻回軸方向Ｊ１が収容ケース５０の底部５１ａに対して角度αで傾斜された状態で収容ケース５０内に収容される。
As shown in FIG. 10, the plurality of
収容ケース５０内に収容された複数の二次電池１０は、電池モジュール１００内において、互いに直列接続、並列接続あるいは直並列接続されている。また、収容ケース５０内の空きスペースには、制御回路などを配置することも可能である。
The plurality of
また、図１３および図１４に示すように、電池ケース３０を傾斜させて設置するために、収容ケース５０（収容部材５１）の底部５１ａに蛇腹状の段差部５１ｃを設けてもよい。このように構成した場合も、複数の二次電池１０を、その巻回軸方向Ｊ１が移動体の移動方向Ｄを含む水平面（ＸＹ面）に対して所定の角度α（図３参照）で傾斜させた状態で収容ケース５０内に収容することが可能となる。なお、この場合は、電池ケース３０の脚部３２が不要となる。また、この場合、蓋体５２にも蛇腹状の段差部５２ａが設けられていると好ましい。このように構成すれば、蓋体５２で収容部材５１を封口した際に、二次電池１０（電池ケース３０）を蓋体５２で固定することができる。
As shown in FIGS. 13 and 14, a bellows-like stepped
第１実施形態では、上記のように、二次電池１０の巻回軸方向Ｊ１（巻きずれが生じる方向）を移動体の移動方向Ｄに対して傾斜させることによって、たとえば、移動体の加速時に二次電池１０に外力（加速度）が加わった場合でも、二次電池１０の巻回軸方向Ｊ１に加わる外力を小さくすることができる。そのため、電極体１２に巻きずれが生じるのを抑制することができるので、巻きずれに起因する電極の短絡やリチウムの析出、出力密度の低下などが生じるのを抑制することができる。これにより、信頼性および耐久性の低下を抑制することができる。
In the first embodiment, as described above, by inclining the winding axis direction J1 (direction in which winding deviation occurs) of the
また、第１実施形態では、二次電池１０の巻回軸方向Ｊ１を地面（移動体の水平面（ＸＹ面））に対しても傾斜させることによって、移動体の移動時（走行時）に負荷される振動等に対して、二次電池１０の巻きずれを生じにくくすることができる。これにより、効果的に、信頼性および耐久性の低下を抑制することができる。
In the first embodiment, the winding axis direction J1 of the
また、第１実施形態では、電池モジュール１００を構成する二次電池１０にリチウムイオン二次電池を用いることによって、繰り返し充放電可能な大容量の電池モジュールを容易に得ることができる。また、このようなリチウムイオン二次電池を用いた場合でも、電極ずれ（巻きずれ）が生じるのを抑制して、信頼性、耐久性の低下を抑制することができる。
Moreover, in 1st Embodiment, the large capacity battery module which can be charged / discharged repeatedly can be obtained easily by using a lithium ion secondary battery for the
図１５〜図１９は、本発明の第１実施形態による電気自動車を示した図である。次に、図２〜図５、図１３および図１５〜図１９を参照して、第１実施形態による電気自動車について説明する。 15 to 19 are views showing an electric vehicle according to the first embodiment of the present invention. Next, the electric vehicle according to the first embodiment will be described with reference to FIGS. 2 to 5, 13 and 15 to 19.
第１実施形態による電気自動車１０００は、図１５および図１６に示すように、上記した電池モジュール１００を搭載している。また、電気自動車１０００は、図１６に示すように、駆動モータ８１０と、インバータ８２０とを備えている。そして、電池モジュール１００は、インバータ８２０を介して、駆動モータ８１０と接続されている。なお、電気自動車１０００は、本発明の「電動車両」および「移動体」の一例である。
As shown in FIGS. 15 and 16, the
電気自動車１０００に搭載される電池モジュール１００は、駆動モータ８１０等に電力を供給するバッテリ装置を構成する。電池モジュール１００からの電力は、インバータ８２０を介して、駆動モータ８１０に供給されて駆動モータ８１０を駆動させる。そして、駆動モータ８１０の駆動により、車輪８３０が回転（駆動）されて電気自動車１０００が走行する。また、インバータ８２０は、駆動モータ８１０の出力を制御する。
The
電池モジュール１００は、図１５に示すように、たとえば車体８００の中央部の床下に設置されている。第１実施形態では、収容ケース５０（図４および図１３参照）の底面（底部）が車体８００の水平面と略平行になるとともに、収容ケース５０の側壁５１ｂ（図５参照）が進行方向Ｄと略平行となるように電池モジュール１００が設置されている。そのため、電池モジュール１００が電気自動車１０００に搭載された状態で、電池モジュール１００を構成する二次電池１０が、電気自動車１０００の走行方向（進行方向）Ｄに対して角度β（図２参照）で傾斜されるとともに、電気自動車１０００（車体８００）の水平面（ＸＹ面）に対して角度α（図３参照）で傾斜される。これにより、走行時の加速度や急停止時あるいは走行時の振動などの外力が電池モジュール１００に加わった場合でも、二次電池１０の巻きずれが抑制される。したがって、二次電池１０の巻きずれに起因する信頼性および耐久性の低下を抑制することができる。
As shown in FIG. 15, the
なお、図１６では、二次電池１０の正極端子１１ａが右側（Ｘ１側）を向いた構成を図示しているが、たとえば、図１７に示すように、二次電池１０の正極端子１１ａが左側（Ｘ２側）を向いた構成であってもよい。また、図１８に示すように、車体８００の中心線Ｒに対して右側（Ｘ１側）の二次電池１０は、正極端子１１ａが右側（Ｘ１側）を向いた構成とされ、車体８００の中心線Ｒに対して左側（Ｘ２側）の二次電池１０は、正極端子１１ａが左側（Ｘ２側）を向いた構成とされていてもよい。この場合、電池モジュール１００の二次電池１０は、車体８００の中心線Ｒに対して線対称に配置されているのが好ましい。また、図１９に示すように、車体８００の中心線Ｒに対して右側（Ｘ１側）の二次電池１０は、正極端子１１ａが左側（Ｘ２側）を向いた構成とされ、車体８００の中心線Ｒに対して左側（Ｘ２側）の二次電池１０は、正極端子１１ａが右側（Ｘ１側）を向いた構成とされていてもよい。この場合も同様に、電池モジュール１００の二次電池１０は、車体８００の中心線Ｒに対して線対称に配置されているのが好ましい。
16 illustrates a configuration in which the
（第２実施形態）
図２０は、本発明の第２実施形態による電池モジュールの構成を模式的に示した平面図である。次に、図２および図２０を参照して、本発明の第２実施形態による電池モジュールについて説明する。なお、各図において、対応する構成要素には同一の符号を付すことにより、重複する説明は適宜省略する。
(Second Embodiment)
FIG. 20 is a plan view schematically showing the configuration of the battery module according to the second embodiment of the present invention. Next, with reference to FIG. 2 and FIG. 20, the battery module by 2nd Embodiment of this invention is demonstrated. In addition, in each figure, the same code | symbol is attached | subjected to a corresponding component, and the overlapping description is abbreviate | omitted suitably.
第２実施形態による電池モジュール１００は、図２０に示すように、上記第１実施形態の構成において、複数の二次電池１０の少なくとも一部が、巻回軸方向（電極ずれ方向）Ｊ１が異なる方向となるように配置されている。
As shown in FIG. 20, in the
具体的には、たとえば、電気自動車の中心線Ｒに対して、右側（Ｘ１側）および左側（Ｘ２側）に電池モジュール１００がそれぞれ設置されている。各電池モジュール１００において、二次電池１０が、車体の中心側から外側（ドア側）に向かうにしたがって、進行方向Ｄに対する巻回軸方向Ｊ１の傾斜角度β（図２参照）が徐々に大きくなるように配置されている。
Specifically, for example, the
なお、この場合、最も中心側に配置された二次電池１０の傾斜角度βは、たとえば、約５度〜約３０度とされているのが好ましい。また、最も外側（ドア側）に配置された二次電池１０の傾斜角度βは、たとえば、約３０度〜約８５度とされているのが好ましい。
In this case, it is preferable that the inclination angle β of the
第２実施形態のその他の構成は、上記第１実施形態と同様である。 Other configurations of the second embodiment are the same as those of the first embodiment.
ここで、たとえば、急カーブを比較的速い速度で曲がる場合、車体の外側（曲がる方向と反対の側面側）に比較的大きな外力が加わる。しかしながら、第２実施形態では、電池モジュール１００の二次電池１０が、車体の中心側から外側（ドア側）に向かうにしたがって、進行方向Ｄに対する巻回軸方向Ｊ１の傾斜角度β（図２参照）が徐々に大きくなるように配置されているため、車体の外側（ドア側）の二次電池１０に加わる巻回軸方向Ｊ１の外力を車体の中心側の二次電池１０に比べて小さくすることができる。このため、急カーブを曲がるような場合でも、二次電池１０の巻きずれを効果的に抑制することができる。
Here, for example, when a sharp curve is bent at a relatively high speed, a relatively large external force is applied to the outside of the vehicle body (the side opposite to the bending direction). However, in the second embodiment, as the
第２実施形態のその他の効果は、上記第１実施形態と同様である。 Other effects of the second embodiment are the same as those of the first embodiment.
（第３実施形態）
図２１は、本発明の第３実施形態による電池モジュールの二次電池を示した分解斜視図である。図２２は、本発明の第３実施形態による電池モジュールの二次電池を示した斜視図である。図２３は、本発明の第３実施形態による二次電池の電極群の構造を模式的に示した斜視図である。図２４〜図３１は、本発明の第３実施形態による電池モジュールを説明するための図である。次に、図２１〜図３１を参照して、本発明の第３実施形態による電池モジュールについて説明する。なお、各図において、対応する構成要素には同一の符号を付すことにより、重複する説明は適宜省略する。
(Third embodiment)
FIG. 21 is an exploded perspective view showing a secondary battery of the battery module according to the third embodiment of the present invention. FIG. 22 is a perspective view showing a secondary battery of the battery module according to the third embodiment of the present invention. FIG. 23 is a perspective view schematically showing the structure of the electrode group of the secondary battery according to the third embodiment of the present invention. 24 to 31 are diagrams for explaining a battery module according to a third embodiment of the present invention. Next, a battery module according to a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. In addition, in each figure, the same code | symbol is attached | subjected to a corresponding component, and the overlapping description is abbreviate | omitted suitably.
この第３実施形態では、図２１および図２２に示すように、電池モジュールを構成する二次電池１１０が、角形扁平形状を有する大型リチウムイオン二次電池（角型リチウムイオン二次電池）からなる。
In the third embodiment, as shown in FIGS. 21 and 22, the
角型の二次電池１１０は、図２１に示すように、外装容器１１１内に発電要素としての電極群１１３が収納された構造を有している。電極群１１３は、図２３に示すように、シート状の正極１１３ａおよび負極１１３ｂを備えている。また、電極群１１３は、正極１１３ａと負極１１３ｂとの短絡を抑制するためのセパレータ１１３ｃをさらに備えている。そして、正極１１３ａおよび負極１１３ｂが、セパレータ１１３ｃを挟んで互いに対向するように配されている。また、電極群１１３は、正極１１３ａ、負極１１３ｂおよびセパレータ１１３ｃをそれぞれ複数備えており、正極１１３ａ、セパレータ１１３ｃおよび負極１１３ｂが順次積層されることによって、積層構造に構成されている。すなわち、第３実施形態の二次電池１１０は、積層型の二次電池からなる。
As shown in FIG. 21, the rectangular
電極群１１３を構成する正極１１３ａは、たとえばアルミニウム箔などからなる集電体の表面に正極活物質が塗布されることにより形成されている。また、負極１１３ｂは、たとえば銅箔などからなる集電体の表面に負極活物質が塗布されることにより形成されている。セパレータ１１３ｃは、たとえば、アラミド系樹脂、ポリエステル系樹脂、セルロース系樹脂などの多孔質フィルムから構成されており、正極１１３ａと負極１１３ｂとの短絡を抑制する機能を有している。また、セパレータ１１３ｃには、非水電解液が含浸されている。
The
なお、正極１１３ａ、負極１１３ｂおよびセパレータ１１３ｃは、それぞれ、略矩形状に形成されている。また、図２１および図２３に示すように、正極１１３ａには正極集電タブ１１４が電気的に接続されており、負極１１３ｂには負極集電タブ１１５が電気的に接続されている。
The
第３実施形態では、正極集電タブ１１４および負極集電タブ１１５は、電極群１１３の長手方向（Ａ方向）の一端側に取り付けられている。
In the third embodiment, the positive electrode
電極群１１３を封入する外装容器１１１は、図２１および図２２に示すように、金属缶からなる大型の扁平角形容器であり、電極群１１３などを収納する外装缶１１１ａと、この外装缶１１１ａを封口する封口板１１１ｂとを含んで構成されている。外装缶１１１ａは、たとえば、金属板に深絞り加工などを施すことによって角型缶に形成されている。また、電極群１１３を収納した外装缶１１１ａには、レーザ溶接によって、封口板１１１ｂが取り付けられている。なお、外装容器１１１は、本発明の「収納容器」の一例である。
As shown in FIGS. 21 and 22, the
外装容器１１１の外装缶１１１ａには、２つの電極端子１１２（正極端子、負極端子）が形成されている。これら電極端子１１２は、外装缶１１１ａの長手方向（Ａ方向）の一端（側壁部）に形成されている。そして、電極群１１３の正極集電タブ１１４および負極集電タブ１１５が、外装缶１１１ａの電極端子１１２に電気的に接続されている。なお、電極端子１１２は、本発明の「端子部」の一例である。
Two electrode terminals 112 (a positive electrode terminal and a negative electrode terminal) are formed on the outer can 111 a of the
ここで、角型（積層型）の二次電池１１０では、電極群１１３における外装容器１１１との接触圧が小さいため、円筒型（巻回型）の二次電池に比べて、電極群１１３を構成する正極１１３ａや負極１１３ｂあるいはセパレータ１１３ｃに積層ずれ（電極ずれ）がおこりやすい。
Here, in the square (stacked)
また、角型（積層型）の二次電池１１０の場合、電極の積層方向（Ｃ方向）に対して垂直方向が電極ずれ方向（積層ずれが生じる方向）となるため、その方向は、水平面（ＸＹ面）に平行な方向（２軸方向）となる。なお、第３実施形態では、二次電池１１０の長手方向（Ａ方向）の一端側に正極集電タブ１１４および負極集電タブ１１５が配されているため、長手方向に積層ずれが生じた場合、同時に、タブずれも生じるおそれがある。そのため、第３実施形態では、図２４に示すように、二次電池１１０の長手方向（長軸方向Ｊ２）を積層ずれ（電極ずれ）がおこりやすい積層ずれ方向（電極ずれ方向）としている。
In the case of the square (stacked)
また、第３実施形態では、上記第１実施形態と同様、複数の二次電池１１０のそれぞれが移動体の移動方向（進行方向）Ｄ（図２８参照）に対して傾斜した状態で配置されている。具体的には、図２５および図２６に示すように、移動体の移動方向Ｄを含む水平面内（ＸＹ面内）において、二次電池１１０の長軸方向Ｊ２が移動体の移動方向Ｄに対して所定の角度βで傾斜（前傾）している。このとき、二次電池１１０の電極端子１１２が上方に位置するように配置されているのが好ましい。これにより、電極群１１３（積層体）の積層ずれのみならず、タブずれをも生じにくくすることが可能となる。
Further, in the third embodiment, as in the first embodiment, each of the plurality of
また、図２５および図２７に示すように、二次電池１１０の長軸方向Ｊ２が移動体の移動方向Ｄを含む水平面（ＸＹ面）に対して所定の角度αで傾斜している。移動体の水平面（ＸＹ面）は地面に対して略平行であるため、二次電池１１０の長軸方向Ｊ２は地面に対して所定の角度αで傾斜しているといえる。
25 and 27, the major axis direction J2 of the
収容ケース５０は、上記第１実施形態と同様、金属製または樹脂製のケースである。この収容ケース５０内には、図２８に示すように、複数の二次電池１１０が傾斜した状態で収納されている。収容ケース５０内の二次電池１１０は、その長軸方向Ｊ２が同じ方向となるように配置されている。また、上述したように、複数の二次電池１１０は、電池モジュール２００が移動体に搭載された際に、その長軸方向Ｊ２が移動体の移動方向Ｄに対して角度β（図２６参照）で傾斜するとともに、移動体の水平面（ＸＹ面）に対して角度α（図２７参照）で傾斜（前傾）するように収容されている。
The
具体的には、図２９に示すように、二次電池１１０の電極端子１１２が上側となるように、複数の二次電池１１０が収容ケース５０の底部５１ａに対して傾斜されている。また、収容ケース５０内において、二次電池１１０は、他の二次電池１１０と一部が重なるようにして配置されている。
Specifically, as shown in FIG. 29, the plurality of
なお、図２８および図２９では、複数の二次電池１１０を一段で収容した例を図示しているが、二段以上の多段で複数の二次電池１１０を収容するようにしてもよい。
28 and 29 show an example in which a plurality of
また、電池モジュール２００は、図３０および図３１に示すように、複数の二次電池１１０を保持する電池フレーム１３０を備えている。電池フレーム１３０は、たとえば、金属板または絶縁性樹脂などから構成されており、二次電池１１０を保持する保持部１３０ａを有している。この保持部１３０ａは、図３１に示すように、二次電池１１０の長軸方向Ｊ２が、Ｙ方向（移動体の進行方向Ｄ）に対して角度βで傾斜するように複数の二次電池１１０を保持する。また、電池フレーム１３０には、図３０に示すように、軽量化を図るための開口１３０ｂが設けられていてもよい。
The
そして、複数の二次電池１１０は、電池フレーム１３０に保持された状態で収容ケース５０内に収容されている。これにより、複数の二次電池１１０は、Ｙ方向（移動体の進行方向Ｄ）に対して角度βで傾斜された状態で収容ケース５０内に収容される。なお、上記第１実施形態で示したように、電池フレーム１３０には、脚部を設けてもよいし、脚部を設ける代わりに、収容ケース５０に蛇腹状の段差部を設けてもよい。これにより、複数の二次電池１１０は、その長軸方向Ｊ２が移動体の移動方向Ｄを含む水平面（ＸＹ面）に対して所定の角度α（図２７参照）で傾斜させた状態で収容ケース５０内に収容される。
The plurality of
収容ケース５０内に収容された複数の二次電池１１０は、電池モジュール２００内において、互いに直列接続、並列接続あるいは直並列接続されている。また、収容ケース５０内の空きスペースには、制御回路などを配置することも可能である。
The plurality of
なお、第３実施形態の電池モジュール２００においても、上記第１実施形態と同様、電気自動車に搭載されて駆動モータ等に電力を供給するバッテリ装置を構成する。また、電池モジュール２００が電気自動車に搭載された状態で、電池モジュール２００を構成する二次電池１１０が、電気自動車の走行方向（進行方向）Ｄに対して角度β（図２６参照）で傾斜されるとともに、電気自動車（車体）の水平面（ＸＹ面）に対して角度α（図２７参照）で傾斜される。
The
第３実施形態のその他の構成は、上記第１実施形態と同様である。また、上記第２実施形態で示したように、複数の二次電池１１０の少なくとも一部が、その長軸方向（電極ずれ方向）Ｊ２が異なる方向となるように配置することもできる。
Other configurations of the third embodiment are the same as those of the first embodiment. Further, as shown in the second embodiment, at least a part of the plurality of
第３実施形態では、上記のように、二次電池１１０に大型の角型（積層型）リチウムイオン二次電池を用いることによって、電池モジュール２００の大容量化を容易に図ることができる。
In the third embodiment, as described above, by using a large square (stacked) lithium ion secondary battery for the
また、第３実施形態による積層型の二次電池１１０では、電極が積層された電極群１１３が金属缶からなる外装容器１１１に収納されているため、内部の気密性を十分に保持することができる。ここで、アルミニウムをベースとする柔らかい外皮を使用したラミネート型の二次電池では、電極の積層ずれが生じにくいものの、気密性が低下しやすいため電極の劣化等が生じやすくなることが懸念される。これに対して、金属缶からなる外装容器１１１を用いた場合には、上記のように、気密性の低下を防止することができるので、電池の劣化を有効に抑制することができる。
Further, in the stacked
第３実施形態のその他の効果は、上記第１および第２実施形態と同様である。 Other effects of the third embodiment are the same as those of the first and second embodiments.
図３２および図３３は、第３実施形態の変形例による電池モジュールの二次電池を示した図である。図３２は、電池モジュールの二次電池を上側から見た図であり、図３３は、電池モジュールの二次電池の斜視図である。図３２および図３３を参照して、第３実施形態の変形例では、二次電池１１０を立てた状態で配置されている。具体的には、二次電池の側面（長辺側の側面の一方）が下側（収容ケースの底面側）となるように設置されている。
32 and 33 are views showing a secondary battery of a battery module according to a modification of the third embodiment. FIG. 32 is a view of the secondary battery of the battery module as viewed from above, and FIG. 33 is a perspective view of the secondary battery of the battery module. With reference to FIGS. 32 and 33, in the modification of the third embodiment, the
第３実施形態の変形例のその他の構成は、上記第３実施形態と同様である。また、第３実施形態の変形例の効果は、上記第３実施形態と同様である。 Other configurations of the modified example of the third embodiment are the same as those of the third embodiment. The effect of the modification of the third embodiment is the same as that of the third embodiment.
なお、二次電池１１０を立てた状態で配置する際に、二次電池の側面（短辺側の側面（電極端子１１２とは反対側の側面））が下側（収容ケースの底面側）となるように設置することもできる。
When the
（第４実施形態）
図３４は、本発明の第４実施形態による電気自動車を模式的に示した平面図である。図３５は、図３４のａ−ａ線に沿った断面図である。図３６は、本発明の第４実施形態による電気自動車に搭載された電池モジュールを模式的に示した断面図である。次に、図２、図３、図２６、図２７および図３４〜図３６を参照して、本発明の第４実施形態による電気自動車について説明する。なお、各図において、対応する構成要素には同一の符号を付すことにより、重複する説明は適宜省略する。
(Fourth embodiment)
FIG. 34 is a plan view schematically showing an electric vehicle according to the fourth embodiment of the present invention. FIG. 35 is a sectional view taken along line aa in FIG. FIG. 36 is a cross-sectional view schematically showing a battery module mounted on an electric vehicle according to the fourth embodiment of the present invention. Next, an electric vehicle according to a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 2, 3, 26, 27, and 34 to 36. FIG. In addition, in each figure, the same code | symbol is attached | subjected to a corresponding component, and the overlapping description is abbreviate | omitted suitably.
第４実施形態による電気自動車１１００は、図３４に示すように、バッテリ装置を構成する電池モジュール３００と、電池モジュール３００からの電力がインバータ８２０を介して供給される駆動モータ８１０とを備えている。また、第４実施形態による電気自動車１１００は、リア駆動方式（リアドライブ方式）とされており、駆動モータ８１０の駆動力がドライブシャフト８４０を介して後輪８３１（８３０）に伝達される。このため、第４実施形態では、後輪８３１が駆動輪となっている。なお、電気自動車１１００は、本発明の「電動車両」および「移動体」の一例であり、ドライブシャフト８４０は、本発明の「シャフト部」の一例である。
As shown in FIG. 34, an
バッテリ装置を構成する電池モジュール３００は、複数の二次電池が収容ケース内に収容されることによって構成されている。二次電池は、たとえば、円筒型（巻回型）のリチウムイオン二次電池または角型（積層型）のリチウムイオン二次電池からなる。
The
ここで、第４実施形態では、電池モジュール３００が駆動輪（後輪８３１）の近傍に搭載（設置）されている。具体的には、図３５に示すように、電池モジュール３００は、後輪８３１のドライブシャフト８４０を跨ぐように傾けて設置されている。そして、この状態で、電池モジュール３００の複数の二次電池が、走行方向Ｄおよび地面（車体の水平面（ＸＹ面））に対して傾斜されている。
Here, in the fourth embodiment, the
具体的には、上記第１〜第３実施形態で示したように、二次電池の電極ずれ方向が、走行方向Ｄに対して角度β（図２および図２６参照）で傾斜するとともに、車体の水平面（ＸＹ面）に対して角度α（図３および図２７参照）で傾斜するように、複数の二次電池が配置されている。なお、第４実施形態では、電池モジュール３００が傾けて設置されているため、その角度をも考慮して、内部に収納される二次電池の傾斜角度が設定されている。
Specifically, as shown in the first to third embodiments, the electrode displacement direction of the secondary battery is inclined at an angle β (see FIGS. 2 and 26) with respect to the traveling direction D, and the vehicle body A plurality of secondary batteries are arranged so as to be inclined at an angle α (see FIGS. 3 and 27) with respect to the horizontal plane (XY plane). In the fourth embodiment, since the
また、電池モジュール３００を設置する際に、たとえば、図３６に示すような支持部材８５０を用いれば、容易に、電池モジュール３００を、ドライブシャフト８４０を跨ぐように傾けて設置することが可能となる。
Further, when the
第４実施形態では、上記のように、電池モジュール３００を後輪８３１（駆動輪）のドライブシャフト８４０を跨ぐように設置することによって、電池モジュール３００による荷重を駆動輪（後輪８３１）にかけることができるため、走行性能を向上させることができる。
In the fourth embodiment, as described above, the
また、第４実施形態では、電池モジュール３００を斜めに傾けて設置することによって、電池モジュール３００を構成する二次電池の電極ずれ方向を、電気自動車１１００の走行方向Ｄまたは地面に対して容易に傾斜させることができる。
In the fourth embodiment, the
さらに、第４実施形態では、後輪８３１の近傍に電池モジュール３００を設置することによって、後輪８３１のドライブシャフト８４０部分のスペースを有効に活用することもできる。
Furthermore, in the fourth embodiment, by installing the
なお、ドライブシャフト８４０を跨ぐように電池モジュール３００を設置した場合、振動の影響を受けやすくなるおそれがある。しかしながら、電池モジュール３００は、積層ずれまたは巻きずれを抑制する方向に二次電池が配置されているため、電極ずれに及ぼす振動の影響を低減することができる。
In addition, when the
第４実施形態のその他の効果は、上記第１〜第３実施形態と同様である。 Other effects of the fourth embodiment are the same as those of the first to third embodiments.
図３７は、第４実施形態の変形例による電気自動車（電池モジュールの設置状態）を模式的に示した断面図である。図３７を参照して、第４実施形態の変形例では、上記第４実施形態と同様、電池モジュール４００は、後輪のドライブシャフト８４０を跨ぐように設置されている。ただし、第４実施形態の変形例では、電池モジュール４００を傾けて設置するのではなく、電池モジュール４００を積み重ねることによってドライブシャフト８４０を跨いでいる点で、上記第４実施形態とは異なる。
FIG. 37 is a cross-sectional view schematically showing an electric vehicle (an installation state of a battery module) according to a modification of the fourth embodiment. With reference to FIG. 37, in the modification of the fourth embodiment, the
このため、電池モジュール４００には、上記第１〜第３実施形態で示した電池モジュールと同様の電池モジュールを用いることができる。
For this reason, the
第４実施形態の変形例の効果は、上記第４実施形態と同様である。 The effect of the modification of the fourth embodiment is the same as that of the fourth embodiment.
なお、今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。 The embodiment disclosed this time should be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is shown not by the above description of the embodiments but by the scope of claims for patent, and further includes all modifications within the meaning and scope equivalent to the scope of claims for patent.
たとえば、上記第１〜第４実施形態では、電動車両の一例である電気自動車に本発明を適用した例を示したが、本発明はこれに限らず、電気自動車以外の電動車両に本発明を適用してもよい。電気自動車以外の電動車両としては、たとえば、ハイブリッド自動車や、二輪または三輪のオートバイなどが挙げられる。なお、これら以外の電動車両あるいは移動体に本発明を適用することも可能である。 For example, in the first to fourth embodiments, an example in which the present invention is applied to an electric vehicle that is an example of an electric vehicle has been described. However, the present invention is not limited thereto, and the present invention is applied to an electric vehicle other than an electric vehicle. You may apply. Examples of the electric vehicle other than the electric vehicle include a hybrid vehicle and a two-wheel or three-wheel motorcycle. It should be noted that the present invention can be applied to other electric vehicles or moving bodies.
また、上記第１〜第４実施形態では、電池モジュールを構成する二次電池にリチウムイオン二次電池を用いた例を示したが、本発明はこれに限らず、電池モジュールを構成する二次電池はリチウムイオン二次電池以外の二次電池であってもよい。 Moreover, in the said 1st-4th embodiment, although the example which used the lithium ion secondary battery for the secondary battery which comprises a battery module was shown, this invention is not restricted to this, The secondary which comprises a battery module The battery may be a secondary battery other than the lithium ion secondary battery.
また、上記第１〜第４実施形態では、電池モジュールの二次電池を、その電極ずれ方向が走行方向および地面のそれぞれに対して傾斜するように配置した例を示したが、本発明はこれに限らず、電池モジュールの二次電池は、その電極ずれ方向が走行方向または地面のいずれかに対して傾斜するように配置してもよい。また、電池モジュールを構成する複数の二次電池の一部が、走行方向または地面に対して傾斜していない二次電池であってもよい。すなわち、電池モジュールには、走行方向または地面に対して傾斜していない二次電池が一部に含まれていてもよい。 Moreover, in the said 1st-4th embodiment, although the secondary battery of the battery module showed the example arrange | positioned so that the electrode shift | offset | difference direction might incline with respect to each of a running direction and the ground, this invention shows this. However, the secondary battery of the battery module may be arranged so that the electrode displacement direction is inclined with respect to either the traveling direction or the ground. In addition, some of the secondary batteries constituting the battery module may be secondary batteries that are not inclined with respect to the traveling direction or the ground. That is, the battery module may include a secondary battery that is not inclined with respect to the traveling direction or the ground.
なお、上記実施形態において、巻回型二次電池の例として円筒型二次電池を示したが、巻回型二次電池は円筒型二次電池以外のたとえば角型二次電池であってもよい。 In the above embodiment, the cylindrical secondary battery is shown as an example of the wound secondary battery. However, the wound secondary battery may be, for example, a square secondary battery other than the cylindrical secondary battery. Good.
また、上記第１〜第４実施形態では、電池モジュールに内蔵される二次電池を予め傾斜させた状態で収容ケース内に収容した例を示したが、本発明はこれに限らず、たとえば、二次電池を傾斜させることなく収容した電池モジュールを用いるとともに、その電池モジュール自体を傾斜させることにより内部の二次電池が傾斜するように構成してもよい。 Moreover, in the said 1st-4th embodiment, although the example which accommodated the secondary battery incorporated in a battery module in the accommodation case in the state inclined beforehand was shown, this invention is not restricted to this, For example, While using the battery module which accommodated the secondary battery without inclining, you may comprise so that an internal secondary battery may incline by inclining the battery module itself.
また、上記第１〜第４実施形態では、二次電池を傾斜させた状態で収容ケース内に収容するために、電池ケースや電池フレームを用いた例を示したが、本発明はこれに限らず、電池ケースや電池フレームを用いずに電池モジュールが構成されていてもよい。すなわち、二次電池を傾斜させた状態で収容可能な構成であれば、上記実施形態で示した構成以外の構成であってもよい。上記実施形態以外の構成としては、たとえば、収容ケース内に二次電池を傾斜させた状態で支持する支持部材を設ける構成や、収容ケース自体を二次電池を支持可能な形状に形成する構成などが挙げられる。 Moreover, in the said 1st-4th embodiment, in order to accommodate in a storage case in the state which inclined the secondary battery, the example using a battery case or a battery frame was shown, but this invention is not limited to this. Alternatively, the battery module may be configured without using a battery case or a battery frame. That is, any configuration other than the configuration described in the above embodiment may be used as long as the secondary battery can be accommodated in an inclined state. As a configuration other than the above embodiment, for example, a configuration in which a support member that supports the secondary battery in an inclined state is provided in the storage case, a configuration in which the storage case itself is formed in a shape that can support the secondary battery, and the like. Is mentioned.
また、上記第１〜第４実施形態では、電池モジュールの収容ケースを箱状に構成した例を示したが、本発明はこれに限らず、収容ケースの形状は箱状以外の形状であってもよい。たとえば、フレーム状の収容部を用いて電池モジュールを構成してもよい。すなわち、電池モジュールの収容部は、複数の二次電池を収容（支持）可能な形状であれば、上記実施形態で示した構成以外の構成であってもよい。 Moreover, in the said 1st-4th embodiment, although the example which comprised the storage case of the battery module in the box shape was shown, this invention is not restricted to this, The shape of a storage case is shapes other than a box shape, Also good. For example, you may comprise a battery module using a frame-shaped accommodating part. That is, the battery module housing portion may have a configuration other than the configuration described in the above embodiment as long as it has a shape capable of housing (supporting) a plurality of secondary batteries.
また、上記第１〜第４実施形態では、二次電池の電極端子（円筒型電池では正極端子）が上方となるように複数の二次電池を配置した例を示したが、本発明はこれに限らず、二次電池の電極端子（円筒型電池では正極端子）が下方となるように複数の二次電池を配置してもよい。また、電極端子（円筒型電池では正極端子）を上方とする二次電池と下方とする二次電池とが混在されていてもよい。 In the first to fourth embodiments, an example in which a plurality of secondary batteries are arranged so that the electrode terminals of the secondary batteries (positive terminals in the case of a cylindrical battery) are on the upper side is shown. In addition to the above, a plurality of secondary batteries may be arranged so that the electrode terminal of the secondary battery (positive terminal in the case of a cylindrical battery) is downward. Moreover, the secondary battery which makes an electrode terminal (a positive electrode terminal in a cylindrical battery) the upper direction, and the secondary battery which makes a downward | lower direction may be mixed.
また、上記第１〜第４実施形態では、電池モジュールの二次電池を移動体（車体）の水平面（地面）に対して前傾させた例を示したが、本発明はこれに限らず、電池モジュールの二次電池は、移動体（車体）の水平面（地面）に対して後傾されていてもよい。 Moreover, in the said 1st-4th embodiment, although the example which made the secondary battery of a battery module incline forward with respect to the horizontal surface (ground) of a moving body (vehicle body) was shown, this invention is not limited to this, The secondary battery of the battery module may be tilted backward with respect to the horizontal plane (ground) of the moving body (vehicle body).
また、上記第１〜第３実施形態では、電池モジュールを電気自動車の床下に設置した例を示したが、本発明はこれに限らず、電池モジュールの設置場所は床下以外の場所であってもよい。また、床下に加えて、前輪側や後輪側のスペースに電池モジュールを設置してもよい。 Moreover, in the said 1st-3rd embodiment, although the example which installed the battery module under the floor of the electric vehicle was shown, this invention is not restricted to this, Even if the installation place of a battery module is places other than under the floor Good. In addition to the floor, the battery module may be installed in a space on the front wheel side or the rear wheel side.
また、上記第３実施形態では、二次電池の長軸方向を電極ずれ方向とした例を示したが、本発明はこれに限らず、二次電池の短軸方向を電極ずれ方向としてもよい。また、長軸方向および短軸方向以外の軸方向を電極ずれ方向としてもよい。すなわち、二次電池の長軸方向以外の方向（積層方向と直交する方向）を電極ずれ方向としてもよい。ただし、積層型の二次電池においては、長軸方向または短軸方向のいずれかを電極ずれ方向とするのが好ましい。 Moreover, in the said 3rd Embodiment, although the example which made the major axis direction of the secondary battery the electrode deviation | shift direction was shown, this invention is not restricted to this, It is good also considering the minor axis direction of a secondary battery as an electrode deviation | shift direction. . Further, an axial direction other than the major axis direction and the minor axis direction may be set as the electrode displacement direction. That is, a direction other than the major axis direction of the secondary battery (a direction perpendicular to the stacking direction) may be set as the electrode displacement direction. However, in the laminated secondary battery, it is preferable that either the major axis direction or the minor axis direction be the electrode displacement direction.
また、上記第３実施形態では、外装缶の長手方向の一端に電極端子が形成された例を示したが、本発明はこれに限らず、たとえば、図３８に示すように、外装缶（外装容器１１１）の短手方向（Ｂ方向）の一端に電極端子１１２が形成されていもよい。この場合、図３９に示すように、正極集電タブ１１４および負極集電タブ１１５が短手方向（Ｂ方向）の一端側に配されていれば、たとえば、二次電池１１０の短軸方向Ｊ３を電極ずれ方向（積層ずれ方向）とすることができる。また、図４０に示すように、正極集電タブ１１４および負極集電タブ１１５が長手方向（Ａ方向）の両端側に配されていれば、たとえば、二次電池１１０の長軸方向Ｊ２を電極ずれ方向（積層ずれ方向）とすることができる。
Moreover, in the said 3rd Embodiment, although the example in which the electrode terminal was formed in the longitudinal direction one end of the armored can was shown, this invention is not limited to this, For example, as shown in FIG. An
さらに、図４１に示すように、外装缶（外装容器１１１）の長手方向（Ａ方向）の両側（両側の短辺）に、電極端子１１２をそれぞれ形成してもよい。この場合、図４２または図４３に示すように、電極端子１１２が下部に位置しないように構成することができる。詳説すると、外装缶（外装容器１１１）における一方の長辺（短手方向（Ｂ方向）における一方の端部）が上部側、他方の長辺（短手方向（Ｂ方向）における他方の端部）が下部側となるように二次電池１１０を配置することにより、短辺（長手方向（Ａ方向）の両端）に形成された各電極端子１１２が下部に位置しないように構成することができる。図４１に示した構成では、長手方向（Ａ方向）に電極ずれ（積層ずれ）が生じやすい（短手方向（Ｂ方向）は長手方向（Ａ方向）に比べて電極ずれ（積層ずれ）が生じにくい）ため、図４２または図４３のように配置することにより、より電極ずれ（積層ずれ）を生じにくくすることができる。
Furthermore, as shown in FIG. 41,
なお、上記実施形態において、収容ケース内への二次電池の収容方法（配置方法）は、二次電池の傾斜角度や収容効率等を考慮して適宜設定することができる。たとえば、上記第１実施形態では、電池ケースの保持部に１本ずつ二次電池を保持した例を示したが、たとえば、図４４に示すように、電池ケース３０の保持部に２本ずつ二次電池１０を直列に保持するようにしてもよい。また、３本以上の複数本の二次電池を直列に保持するようにしてもよい。
In the above-described embodiment, the method (arrangement method) for housing the secondary battery in the housing case can be appropriately set in consideration of the inclination angle of the secondary battery, the housing efficiency, and the like. For example, in the first embodiment, the example in which the secondary batteries are held one by one in the battery case holding part has been shown. For example, as shown in FIG. The
また、上記第４実施形態では、電池モジュールを搭載する電気自動車の一例としてリア駆動方式（リアドライブ方式）の電気自動車の例を示したが、本発明はこれに限らず、たとえば、フロント駆動方式の電気自動車に上記電池モジュールを搭載してもよいし、四輪駆動方式の電気自動車に上記電池モジュールを搭載してもよい。その場合、前輪のシャフト（ドライブシャフト）または前輪、後輪のシャフト（ドライブシャフト）を跨ぐように電池モジュールを設置するのが好ましい。また、インホイールモータを用いた場合、前輪部と後輪部のモータ出力を変化させることも可能であるため、この場合はその出力に応じて、電池を配置することも可能である。このとき、シャフト部分により荷重をかけるためには、シャフト（ドライブシャフト）を跨ぐように配置するのが好ましい。 In the fourth embodiment, an example of an electric vehicle of a rear drive system (rear drive system) is shown as an example of an electric vehicle on which a battery module is mounted. However, the present invention is not limited to this, for example, a front drive system The battery module may be mounted on an electric vehicle, or the battery module may be mounted on a four-wheel drive electric vehicle. In this case, the battery module is preferably installed so as to straddle the front wheel shaft (drive shaft) or the front wheel and rear wheel shaft (drive shaft). Further, when an in-wheel motor is used, it is possible to change the motor output of the front wheel part and the rear wheel part. In this case, it is also possible to arrange a battery according to the output. At this time, in order to apply a load to the shaft portion, it is preferable to dispose the shaft (drive shaft).
なお、上記で開示された技術（構成）を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。 Embodiments obtained by appropriately combining the techniques (configurations) disclosed above are also included in the technical scope of the present invention.
１０、１１０ 二次電池
１１ 電池缶
１１ａ 正極端子（端子部）
１１ｂ 負極端子
１２ 電極体（巻回体）
１２ａ、１１３ａ 正極
１２ｂ、１１３ｂ 負極
１２ｃ、１１３ｃ セパレータ
１３、１１４ 正極集電タブ
１４、１１５ 負極集電タブ
３０ 電池ケース
３０ａ 保持部
３１ 接続端子
３２ 脚部
５０ 収容ケース（収容部）
５１ 収容部材
５１ａ 底部
５１ｂ 側壁
５１ｃ 段差部
５２ 蓋体
５２ａ 段差部
１１１ 外装容器（収納容器）
１１１ａ 外装缶
１１１ｂ 封口板
１１２ 電極端子（端子部）
１１３ 電極群（積層体）
１３０ 電池フレーム
１３０ａ 保持部
１００〜４００ 電池モジュール
８００ 車体
８１０ 駆動モータ
８２０ インバータ
８３０ 車輪
８３１ 後輪
８４０ ドライブシャフト（シャフト部）
８５０ 支持部材
１０００、１１００ 電気自動車（電動車両、移動体）
10, 110
11b
12a, 113a
51
111a exterior can 111b sealing
113 Electrode group (laminate)
DESCRIPTION OF
850
Claims (14)
発電要素としての電極を含む二次電池と、
前記二次電池を収容する収容部とを備え、
移動体の移動方向を含む水平面内において、前記二次電池の電極ずれ方向が移動体の移動方向に対して傾斜していることを特徴とする、電池モジュール。 A battery module mounted on a moving body,
A secondary battery including an electrode as a power generation element;
A housing portion for housing the secondary battery,
The battery module, wherein the electrode displacement direction of the secondary battery is inclined with respect to the moving direction of the moving body in a horizontal plane including the moving direction of the moving body.
前記二次電池が円筒型電池の場合、円筒軸方向が電極ずれ方向とされることを特徴とする、請求項１または２に記載の電池モジュール。 When the secondary battery is a square battery, either the major axis direction or the minor axis direction is the electrode displacement direction,
3. The battery module according to claim 1, wherein when the secondary battery is a cylindrical battery, a cylindrical axis direction is an electrode displacement direction.
前記二次電池の端子部が上方に位置し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。 The secondary battery has a terminal portion electrically connected to the electrode,
The battery module according to claim 2, wherein a terminal portion of the secondary battery is positioned above.
前記複数の二次電池は、電極ずれ方向が同じ方向となるように配置されていることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項に記載の電池モジュール。 A plurality of the secondary batteries are accommodated in the accommodating portion,
The battery module according to any one of claims 1 to 4, wherein the plurality of secondary batteries are arranged such that the electrode displacement directions are the same.
前記複数の二次電池の少なくとも一部は、電極ずれ方向が異なる方向となるように配置されていることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項に記載の電池モジュール。 A plurality of the secondary batteries are accommodated in the accommodating portion,
5. The battery module according to claim 1, wherein at least some of the plurality of secondary batteries are arranged so that the electrode displacement directions are different from each other.
前記二次電池の巻回軸方向が、前記電極ずれ方向であることを特徴とする、請求項１〜６のいずれか１項に記載の電池モジュール。 The secondary battery is a wound battery in which the electrode is wound,
The battery module according to claim 1, wherein a winding axis direction of the secondary battery is the electrode displacement direction.
前記電極の積層方向に対して垂直方向が、前記電極ずれ方向であることを特徴とする、請求項１〜６のいずれか１項に記載の電池モジュール。 The secondary battery is a stacked battery in which the electrodes are stacked,
The battery module according to claim 1, wherein a direction perpendicular to the stacking direction of the electrodes is the electrode displacement direction.
積層された前記電極が前記収納容器に収納されていることを特徴とする、請求項８に記載の電池モジュール。 The laminated secondary battery has a storage container made of a metal can,
The battery module according to claim 8, wherein the stacked electrodes are stored in the storage container.
前記電池モジュールが前記駆動輪の近傍に搭載されていることを特徴とする、請求項１１に記載の電動車両。 A driving motor to which electric power is supplied by the battery module; and a driving wheel to which driving force is transmitted by the driving motor;
The electric vehicle according to claim 11, wherein the battery module is mounted in the vicinity of the drive wheel.
前記電池モジュールは、前記シャフト部を跨ぐように配置されていることを特徴とする、請求項１２に記載の電動車両。 A shaft portion for transmitting the driving force of the driving motor to the driving wheel;
The electric vehicle according to claim 12, wherein the battery module is disposed so as to straddle the shaft portion.
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