JP5558051B2 - Battery pack - Google Patents
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Description
本発明は電池パックに関し、特に、複数の二次電池セルを備える電池モジュールに関する。 The present invention relates to a battery pack, and particularly to a battery module including a plurality of secondary battery cells.
一般に、複数の二次電池(以下、二次電池セルと呼ぶ)を組み合わせて使用する電池パックは、二次電池セルを平面内の縦方向および横方向に並べて配置し、各二次電池セルの上部等に配置された電極端子間を導体(以下、バスバーと呼ぶ)にて接続して構成されている。 Generally, a battery pack that uses a combination of a plurality of secondary batteries (hereinafter referred to as secondary battery cells) is arranged by arranging secondary battery cells side by side in a vertical direction and a horizontal direction in a plane. The electrode terminals arranged in the upper part or the like are connected by a conductor (hereinafter referred to as a bus bar).
特に、複数のリチウムイオン二次電池セルを備える電池パックは、安全性のために一般的に個々の二次電池セルの状態(電圧、温度等)を監視している。個々の二次電池セルを監視するための構造としては、例えば、バスバーから突出したタブを設け、監視用回路基板をバスバー上に実装して、タブから二次電池セルの電圧を取得することにより、二次電池セルの状態を監視可能としている。1枚の監視用回路基板は、所定数の二次電池セルの状態を監視することが可能である。 In particular, a battery pack including a plurality of lithium ion secondary battery cells generally monitors the state (voltage, temperature, etc.) of each secondary battery cell for safety. As a structure for monitoring individual secondary battery cells, for example, by providing a tab protruding from the bus bar, mounting a monitoring circuit board on the bus bar, and acquiring the voltage of the secondary battery cell from the tab The state of the secondary battery cell can be monitored. One monitoring circuit board can monitor the state of a predetermined number of secondary battery cells.
従来、例えば特許文献1のパック電池は、平面内の縦方向および横方向に並んで配置された複数の二次電池を備え、複数の二次電池セルの電極端子が隔離プレートを貫通してプリント基板に固定されている。プリント基板は、保護回路、残存容量積算回路、パック電池を特定するID等を記憶している回路等を実現する電子部品を実装している。プリント基板は、平面状に並べられた二次電池の外形にほぼ等しい大きさであって、二次電池が並ぶ平面と略直交する方向において、複数の二次電池に積層されている。
Conventionally, for example, a battery pack disclosed in
しかし、例えば電池パックを構成する二次電池セル数が増加すればするほど、必要となるプリント基板が大きくなる。したがって、電池パック内に占めるプリント基板のスペースが増加し、電池パックが大きくなることがあった。また、電池パックの数に応じてプリント基板の数量が増えるため、電池パックの数が多くなると製造コストを削減することが困難であった。 However, for example, as the number of secondary battery cells constituting the battery pack increases, the required printed circuit board increases. Therefore, the space of the printed circuit board in the battery pack increases, and the battery pack may become large. In addition, since the number of printed circuit boards increases according to the number of battery packs, it is difficult to reduce manufacturing costs when the number of battery packs increases.
本発明は上記事情に鑑みて成されたものであって、小型化を実現するとともに製造コストを削減した電池パックを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a battery pack that achieves downsizing and reduces manufacturing costs.
本発明の態様による電池パックは、二次電池セルを複数含む第1電池モジュールおよび第2電池モジュールと、主壁が互いに対向するように第1方向に並んで配置された前記複数の二次電池セルの、隣に並んだ二次電池セルの電極端子同士を電気的に接続する導電部材と、前記第1電池モジュールおよび前記第2電池モジュールの前記導電部材から電位を取得する回路基板と、を備え、前記回路基板は、その基板面と前記二次電池セルの主壁とが対向するように、前記第1方向に、前記二次電池セルと並んで配置され、前記第1電池モジュールと前記第2電池モジュールとは前記第1方向に所定の間隔を置いて並んで配置され、前記回路基板には2つの集積回路が搭載され、一方の集積回路が前記第1電池モジュールの各二次電池セルの電極間電位を取得し、他方の集積回路が前記第2電池モジュールの各2次電池セルの電極間電位を取得し、前記回路基板は、前記第1電池モジュールと前記第2電池モジュールとの間に配置されている電池パックである。 A battery pack according to an aspect of the present invention includes a first battery module and a second battery module including a plurality of secondary battery cells, and the plurality of secondary batteries arranged in a first direction so that main walls face each other. A conductive member that electrically connects the electrode terminals of the secondary battery cells arranged next to each other in the cell, and a circuit board that acquires a potential from the conductive member of the first battery module and the second battery module. The circuit board is arranged alongside the secondary battery cell in the first direction so that a substrate surface thereof faces a main wall of the secondary battery cell, and the first battery module and the circuit board The second battery module is arranged side by side with a predetermined interval in the first direction, two integrated circuits are mounted on the circuit board, and one integrated circuit is provided for each secondary battery of the first battery module. Cell electrode The other integrated circuit acquires the inter-electrode potential of each secondary battery cell of the second battery module, and the circuit board is disposed between the first battery module and the second battery module. Battery pack.
本発明によれば、小型化を実現するとともに製造コストを削減した電池パックを提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the battery pack which implement | achieved size reduction and reduced manufacturing cost can be provided.
以下、本発明の第1実施形態に係る電池パックについて、詳細に説明する。本実施形態に係る電池パック100は、二次電池セルBTを複数含む第1電池モジュールMDL1および第2電池モジュールMDL2と、主壁8が互いに対向するように第1方向D1に並んで配置された複数の二次電池セルBTの、隣に並んだ二次電池セルBTの電極端子2、4同士を電気的に接続する導電部材(バスバー)10と、第1電池モジュールMDL1および第2電池モジュールMDL2の導電部材10から電位を取得する回路基板20と、を備え、回路基板20は、その基板面と二次電池セルBTの主壁8とが対向するように、複数の二次電池セルBTが並ぶ方向D1に、二次電池セルBTと並んで配置されている電池パック100である。
Hereinafter, the battery pack according to the first embodiment of the present invention will be described in detail. The
本実施形態に係る電池パック100は、複数の二次電池セルBTを備えている。二次電池セルBTは、図1に示すように略直方体状である。すなわち、二次電池セルBTは、略直方体形状の容器を備えている。略直方体状の容器は、底壁(図示せず)と、底壁と対向した容器の上壁5とを備えている。上壁5には、電極端子が配置されている。電極端子は負極端子2および正極端子4を備えている。
The
容器内には電解液(図示せず)、正電極(図示せず)、および負電極(図示せず)が収容されている。正極端子4は正電極と電気的に接続され、負極端子2は負電極と電気的に接続されている。正極端子4と負極端子2とは上壁5から外側に突出している。この容器は、例えばアルミニウム等の導電性材料で形成されている。
An electrolytic solution (not shown), a positive electrode (not shown), and a negative electrode (not shown) are accommodated in the container. The
二次電池セルBTの容器は、上壁5と底壁との間に延びると共に互いに対向した2つの主壁8と主壁8間に延びる2つの側壁6とを備えている。主壁8は、負極端子2と正極端子4とが並ぶ方向と略平行である。複数の二次電池セルBTは、隣合う二次電池セルBTの主壁8同士が対向するように並んで配置されている。
The container of the secondary battery cell BT includes two
上記のような密封型電池では、過充電等によって容器内部に発生したガスにより、容器内部のガス圧が高まって爆発事故を起こすことがある。このため二次電池セルBTはその上壁5に安全弁(図示せず)を設けることによりガス圧の上昇に対処可能としている。二次電池セルBT内のガス圧が上昇すると安全弁が開いてガスが外部に放出され、爆発事故が回避される。 In the sealed battery as described above, the gas generated inside the container due to overcharge or the like may increase the gas pressure inside the container and cause an explosion accident. Therefore, the secondary battery cell BT can cope with an increase in gas pressure by providing a safety valve (not shown) on the upper wall 5 thereof. When the gas pressure in the secondary battery cell BT rises, the safety valve is opened and the gas is released to the outside, and an explosion accident is avoided.
図2に示すように、本実施形態に係る電池パック100は、第1電池モジュールMDL1および第2電池モジュールMDL2を備えている。第1電池モジュールMDL1および第2電池モジュールMDL2は、それぞれ5つの二次電池セルBTを備えている。5つの二次電池セルBTは、主壁8同士が対向するように方向D1に、間隔を置いて並んで配置されている。
As shown in FIG. 2, the
第1電池モジュールMDL1および第2電池モジュールMDL2は、二次電池セルBTが並ぶ方向D1に所定の間隔を置いて並んで配置されている。第1電池モジュールMDL1と第2電池モジュールMDL2との間には、回路基板20が配置されている。
The first battery module MDL1 and the second battery module MDL2 are arranged side by side at a predetermined interval in the direction D1 in which the secondary battery cells BT are arranged. A
第1電池モジュールMDL1の二次電池セルBTの電極端子は、隣に配置された二次電池セルBTの電極端子と導電性材料で形成されたバスバー10によって電気的に接続されている。本実施形態では、5つの二次電池セルBTは、負極端子2と正極端子4とが交互に並ぶように配置され、直列に接続されている。二次電池セルBTの負極端子2は、隣に配置された二次電池セルBTの正極端子4と電気的に接続されている。
The electrode terminal of the secondary battery cell BT of the first battery module MDL1 is electrically connected to the electrode terminal of the secondary battery cell BT arranged adjacent thereto by a
同様に、第2電池モジュールMDL2の二次電池セルBTの電極端子は、隣に配置された二次電池セルBTの電極端子とバスバー10によって電気的に接続されている。5つの二次電池セルBTは、負極端子2と正極端子4とが交互に並ぶように配置され、隣に配置された二次電池セルBT同士の負極端子2と正極端子4とが電気的に接続されている。
Similarly, the electrode terminal of the secondary battery cell BT of the second battery module MDL2 is electrically connected to the electrode terminal of the secondary battery cell BT arranged adjacent thereto by the
第1電池モジュールMDL1と第2電池モジュールMDL2との、直列に接続された端の電極端子は、バスバー12によって電気的に接続されている。図2に示すように、第1電池モジュールMDL1と第2電池モジュールMDL2とは直列に接続されている。
The electrode terminals at the ends of the first battery module MDL1 and the second battery module MDL2 connected in series are electrically connected by the
回路基板20には、2つのコネクタ22と、複数のLSI(large-scale integration)等の集積回路24(図4に示す)が搭載されている。本実施形態では回路基板20に2つの集積回路24が搭載されている。一方のコネクタ22には、第1電池モジュールMDL1の二次電池セルBTの電極端子電位が供給される。他方のコネクタ22には、第2電池モジュールMDL2の二次電池セルBTの電極端子電位が供給される。
On the
図2に示すように、第1電池モジュールMDL1の二次電池セルBTの電極端子に電気的に接続されたバスバー10と一方のコネクタ22とは、電位を供給するための配線Wによって電気的に接続されている。
As shown in FIG. 2, the
第2電池モジュールMDL2の二次電池セルBTの電極端子に電気的に接続されたバスバー10と他方のコネクタ22とは、電位を供給するための配線Wによって電気的に接続されている。
The
第1電池モジュールMDL1および第2電池モジュールMDL2は、図示しない収容体内に収容される。例えば図2に示すように収容体の壁PL1、PL2が位置している。このとき、複数の二次電池セルBTを冷却するための冷却媒体は、例えば、複数の二次電池セルBTの底壁側から上壁5側に向かって主壁8に沿って循環し、その後、壁PL2と上壁5との間の空間を循環してダクトから排気される。
The first battery module MDL1 and the second battery module MDL2 are accommodated in a container (not shown). For example, as shown in FIG. 2, the walls PL1 and PL2 of the container are located. At this time, the cooling medium for cooling the plurality of secondary battery cells BT circulates along the
複数の二次電池セルBTの上壁と壁PL2との間に回路基板20を積層すると、二次電池セルBTの上壁5と回路基板20との間の隙間に冷却媒体を流すことになり、隙間が小さいことによる圧損流量バラツキが生じる。
When the
本実施形態のように、本実施形態に係る電池パック100では、回路基板20が、複数の二次電池セルBTの上壁5と壁PL2との間に配置されていないため、冷却媒体の循環経路が拡張され、圧損が減少する。したがって、収容体内を循環する冷却媒体の流量の確保が可能となり、大きな構造変更無く、冷却性能を向上させることができる。
In the
次に、回路基板20について説明する。図3に示すように、回路基板20は、通信ケーブルCBによって、他の回路基板20あるいは上位制御手段(図示せず)に接続されている。回路基板20の集積回路24は、コネクタ22を介して取得した電位の値を各二次電池セルBTの電極間電位として出力する。回路基板20に搭載された複数の集積回路24同士は、回路基板20に実装された通信機能により互いに通信を行なうことができる。
Next, the
本実施形態では、回路基板20には2つの集積回路24が搭載され、一方の集積回路24が第1電池モジュールMDL1の各二次電池セルBTの電極間電位を出力し、他方の集積回路24が第2電池モジュールMDL2の各二次電池セルBTの電極間電位を出力する。
In the present embodiment, two
例えば、図4に示すように、5つの二次電池セルBT毎に1つの回路基板20´を取り付けると、10個の二次電池セルBTの電極間電位を監視するためには、回路基板20´が2つ必要になる。そうすると、電池パック100全体が大きくなることがあった。
For example, as shown in FIG. 4, when one
これに対し、図3に示すように、1つの回路基板20に2つの集積回路24を搭載し、この回路基板で2つの二次電池モジュールの二次電池セルBTの電極間電位を取得すると、回路基板20は、回路基板20´の半分の数でよく、回路基板20の面積も、2つの回路基板20´の面積よりも小さくすることができる。したがって、電池パック100全体を小型化することができるとともに、回路基板20を小さくすることでコストを減少させることができる。
On the other hand, as shown in FIG. 3, when two
さらに、回路基板20´を2つ用意した場合には、バスバー10から回路基板20´のコネクタ22に延びる配線Wは、全部で12本必要であったが、回路基板20のコネクタ22とバスバー(あるいはバスバー12)との間に延びる配線Wは11本である。したがって、本実施形態に係る電池パック100では、配線Wの本数を削減することができ、よりコストを削減させることができる。
Further, when two circuit boards 20 'are prepared, a total of 12 wires W extending from the
さらに、回路基板20´同士は通信ケーブルCBによって接続されている。これに対し、回路基板20には通信手段が実装されているため、通信ケーブルCB数を削減することができ、集積回路24間の接続信頼性を向上させることができる。
Further, the circuit boards 20 'are connected to each other by a communication cable CB. On the other hand, since the communication means is mounted on the
すなわち、本実施形態に係る電池パック100によれば、小型化を実現するとともに製造コストを削減した電池パック100を提供することができる。
That is, according to the
次に、本発明の第2実施形態に係る電池パック200について図面を参照して以下に説明する。なお、以下の説明において上述の第1実施形態に係る電池パック100と同様の構成については、同一の符号を付して説明を省略する。
Next, a
図5に示すように、本実施形態に係る電池パック200は、第1電池モジュールMDL1および第2電池モジュールMDL2を備えている。第1電池モジュールMDL1と第2電池モジュールMDL2とは、複数の二次電池セルBTが並ぶ方向D1と略直交する方向D2に並んでいる。第1電池モジュールMDL1と第2電池モジュールMDL2とはバスバー12によって電気的に接続されている。
As shown in FIG. 5, the
回路基板20は、その基板面が、方向D1において端部に配置された二次電池セルBTの主壁8に対向するように配置されている。回路基板20は、2つのコネクタ22を備えている。
The
回路基板20には、2つのコネクタ22と、複数のLSI(large-scale integration)等の集積回路24(図4に示す)が搭載されている。一方のコネクタ22には、第1電池モジュールMDL1の二次電池セルBTの電極端子電位が供給される。他方のコネクタ22には、第2電池モジュールMDL2の二次電池セルBTの電極端子電位が供給される。
On the
図2に示すように、第1電池モジュールMDL1の二次電池セルBTの電極端子に電気的に接続されたバスバー10と一方のコネクタ22とは、電位を供給するための配線Wによって電気的に接続されている。
As shown in FIG. 2, the
上述の第1実施形態と同様に、本実施形態に係る電池パック200では、回路基板20が、複数の二次電池セルBTの上壁5と壁PL2との間に配置されていないため、冷却媒体の循環経路が拡張され、圧損が減少する。したがって、収容体内を循環する冷却媒体の流量の確保が可能となり、大きな構造変更無く、冷却性能を向上させることができる。
Similar to the first embodiment described above, in the
また、図3に示すように、回路基板20は、通信ケーブルCBによって、他の回路基板20あるいは上位制御手段(図示せず)に接続されている。回路基板20の集積回路24は、コネクタ22を介して取得した電位の値を各二次電池セルBTの電極間電位として出力する。本実施形態では、回路基板20には2つの集積回路24が搭載され、一方の集積回路24が第1電池モジュールMDL1の各二次電池セルBTの電極間電位を出力し、他方の集積回路24が第2電池モジュールMDL2の各二次電池セルBTの電極間電位を出力する。回路基板20に搭載された複数の集積回路24同士は、回路基板20に実装された通信機能により互いに通信を行なうことができる。
As shown in FIG. 3, the
上記のように、回路基板20を用いると、図4に示す回路基板20´を用いるよりも、電池パック200全体を小型化することができるとともに、回路基板20を小さくすることで製造コストを減少させることができる。さらに、配線Wの数を削減してコストを削減することができるとともに、通信ケーブルCB数を削減することで、集積回路24間の接続信頼性を向上させることができる。
As described above, when the
すなわち、本実施形態に係る電池パック200によれば、小型化を実現するとともに製造コストを削減した電池パック200を提供することができる。
That is, according to the
なお、この発明は、上記実施形態そのものに限定されるものではなく、その実施の段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。 In addition, this invention is not limited to the said embodiment itself, In the stage of implementation, it can change and implement a component within the range which does not deviate from the summary.
また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合せにより種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。更に、異なる実施形態に亘る構成要素を適宜組み合せてもよい。 Further, various inventions can be formed by appropriately combining a plurality of constituent elements disclosed in the embodiment. For example, some components may be deleted from all the components shown in the embodiment. Furthermore, you may combine suitably the component covering different embodiment.
例えば、図6に示すように、第1実施形態に係る電池パック100と第2実施形態に係る電池パック200とを組み合わせて図示しない収容体内に収容して、大容量の電池パックを構成してもよい。なお、図6は、複数の二次電池セルBTの上壁5側から示した図であって、配線Wや通信ケーブルCB等は図示していない。
For example, as shown in FIG. 6, the
図6に示すように、第1実施形態に係る電池パック100と第2実施形態に係る電池パック200とを組み合わせることにより、多くの二次電池セルBTを用いる場合であっても、上述の第1実施形態および第2実施形態に係る電池パック100、200と同様の効果を得ることができる。
As shown in FIG. 6, the combination of the
さらに、上記の実施形態では、1つの電池パックに2つの電池モジュールMDL1、MDL2が含まれていたが、3つ以上の電池パックが含まれていてもよい。回路基板24に各電池モジュールに対応する数の集積回路24を実装することによって、回路基板24自体が小型化されて回路基板24が配置される領域が小さくなり、配線Wの数を削減して電池パックの小型化が実現されるとともに、回路基板24のコストを削減することができる。
Further, in the above-described embodiment, two battery modules MDL1 and MDL2 are included in one battery pack, but three or more battery packs may be included. By mounting the number of
BT…二次電池セル、W…配線、CB…通信ケーブル、MDL1…第1電池モジュール、2…負極端子、MDL2…第2電池モジュール、4…正極端子、10…バスバー(導電部材)、12…バスバー(導電部材)、20…回路基板、24…集積回路。 BT ... secondary battery cell, W ... wiring, CB ... communication cable, MDL1 ... first battery module, 2 ... negative electrode terminal, MDL2 ... second battery module, 4 ... positive electrode terminal, 10 ... bus bar (conductive member), 12 ... Bus bar (conductive member), 20 ... circuit board, 24 ... integrated circuit.
Claims (2)
主壁が互いに対向するように第1方向に並んで配置された前記複数の二次電池セルの、隣に並んだ二次電池セルの電極端子同士を電気的に接続する導電部材と、
前記第1電池モジュールおよび前記第2電池モジュールの前記導電部材から電位を取得する回路基板と、を備え、
前記回路基板は、その基板面と前記二次電池セルの主壁とが対向するように、前記第1方向に、前記二次電池セルと並んで配置され、
前記第1電池モジュールと前記第2電池モジュールとは前記第1方向に所定の間隔を置いて並んで配置され、
前記回路基板には2つの集積回路が搭載され、一方の集積回路が前記第1電池モジュールの各二次電池セルの電極間電位を取得し、他方の集積回路が前記第2電池モジュールの各2次電池セルの電極間電位を取得し、
前記回路基板は、前記第1電池モジュールと前記第2電池モジュールとの間に配置されている電池パック。 A first battery module and a second battery module including a plurality of secondary battery cells;
Conductive members that electrically connect the electrode terminals of the secondary battery cells arranged next to each other in the plurality of secondary battery cells arranged side by side in the first direction so that the main walls face each other;
A circuit board for obtaining a potential from the conductive member of the first battery module and the second battery module,
The circuit board is arranged side by side with the secondary battery cell in the first direction so that the board surface faces the main wall of the secondary battery cell ,
The first battery module and the second battery module are arranged side by side at a predetermined interval in the first direction,
Two integrated circuits are mounted on the circuit board, one integrated circuit acquires the interelectrode potential of each secondary battery cell of the first battery module, and the other integrated circuit receives each 2 of the second battery module. Obtain the interelectrode potential of the next battery cell,
The circuit board is a battery pack disposed between the first battery module and the second battery module.
主壁が互いに対向するように前記第1方向に並んで配置された前記複数の二次電池セルの、隣に並んだ二次電池セルの電極端子同士を電気的に接続する導電部材と、 Conductive members that electrically connect the electrode terminals of the secondary battery cells arranged next to each other in the plurality of secondary battery cells arranged side by side in the first direction so that the main walls face each other;
前記第3電池モジュールおよび前記第4電池モジュールの前記導電部材から電位を取得する第2回路基板と、を備え、 A second circuit board for obtaining a potential from the conductive member of the third battery module and the fourth battery module,
前記第2回路基板は、その基板面と前記二次電池セルの主壁とが対向するように、前記第1方向に、前記二次電池セルと並んで配置されるとともに、前記複数の二次電池セルが並ぶ方向に、前記第1電池モジュールおよび前記第2電池モジュールの端に配置された二次電池セルと並んで配置され、 The second circuit board is disposed alongside the secondary battery cells in the first direction so that a substrate surface thereof faces a main wall of the secondary battery cells, and the plurality of secondary battery boards In the direction in which the battery cells are arranged, the battery cells are arranged side by side with the secondary battery cells arranged at the ends of the first battery module and the second battery module,
前記第3電池モジュールと前記第4電池モジュールとは、前記第1方向と略直交する方向に並んで配置され、 The third battery module and the fourth battery module are arranged side by side in a direction substantially orthogonal to the first direction,
前記第2回路基板には2つの集積回路が搭載され、一方の集積回路が前記第3電池モジュールの各二次電池セルの電極間電位を取得し、他方の集積回路が前記第4電池モジュールの各二次電池セルの電極間電位を取得する請求項1記載の電池パック。Two integrated circuits are mounted on the second circuit board, one integrated circuit acquires the interelectrode potential of each secondary battery cell of the third battery module, and the other integrated circuit is the fourth battery module. The battery pack according to claim 1, wherein the interelectrode potential of each secondary battery cell is acquired.
Priority Applications (1)
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