JP7487678B2 - 電池ユニットおよびその制御方法 - Google Patents

Description

ここに開示された技術は、複数の電池セルを備える電池ユニットの温度制御に関する。

特許文献１では、対向する２つの物体の間に間隙を形成し、この間隙内に、液体状の伝熱媒体を挿脱可能に構成された熱スイッチが開示されている。制御部は、間隙に沿って設けられた電極と誘電体に電圧を印加することによって、エレクトロウェッティング現象を発生させて、伝熱媒体の挿脱を制御する。これにより、２つの物体間の伝熱または断熱を切り替えることができる。

特開２０１５－９２１０１号公報

しかしながら、複数の電池セルを備える電池ユニットに対して、特許文献１の構成を適用しようとすると、次のような問題が生じる。すなわち、特許文献１の構成を適用する場合には、電池ユニット全体で伝熱／断熱を切り替える構造になる、あるいは、区画された箇所毎にそれぞれ伝熱／断熱を切り替える構造になる。このため、例えば、電池セルが発火したときの類焼を防止するために、飛び飛びの位置にある複数の電池セルについて、伝熱／断熱を切り替える構造を実現することは極めて困難であり、仮に実現できたとしても、機構が複雑になってしまう。

ここに開示された技術は、複数の電池セルを備える電池ユニットについて、複数の電池セルについて伝熱／断熱を切り替える機構を、簡易な構成によって、実現することを目的とする。

ここに開示された技術では、電池ユニットは、並べて配置された複数の電池セルからなるセル群と、隣り合う前記電池セル同士の間にそれぞれ配置される断熱部材と、前記複数の電池セルと熱交換媒体との間の伝熱状態／断熱状態とを切り替える切替機構とを備え、前記切替機構は、前記セル群の一側面と、熱交換媒体が内部を通る温度調節機構との間に設けられ、前記一側面に表面が沿うように重ねて配置されており、かつ、前記複数の電池セルが並ぶ方向である第１方向にスライド可能なように構成された、第１および第２プレート部材と、前記第１および第２プレート部材を、前記第１方向に、互いに独立してスライドさせる駆動機構とを備え、前記第１および第２プレート部材は、前記第１方向において、伝熱部と断熱部とが交互に形成されている。

この構成によると、複数の電池セルを備える電池ユニットは、複数の電池セルと熱交換媒体との間の伝熱／断熱を切り替える切替機構を備える。切替機構は、並べて配置された複数の電池セルからなるセル群の一側面と、熱交換媒体が内部を通る温度調節機構との間に設けられた、第１および第２プレート部材を備える。第１および第２プレート部材は、セル群の一側面に表面が沿うように重ねて配置されており、かつ、複数の電池セルが並ぶ方向である第１方向にスライド可能なように構成されている。駆動機構は、第１および第２プレート部材を、第１方向に、互いに独立してスライドさせる。そして、第１および第２プレート部材は、第１方向において、伝熱部と断熱部とが交互に形成されている。これにより、第１プレート部材の伝熱部と第２プレート部材の伝熱部とが重なった位置は、電池セルと熱交換媒体との間は伝熱状態になる。一方、第１プレート部材の断熱部または第２プレート部材の断熱部の少なくとも一方がある位置は、電池セルと熱交換媒体との間は断熱状態になる。したがって、簡易な構成によって、伝熱／断熱の切り替えを行うことができる。例えば、飛び飛びの位置にある電池セルについて、伝熱／断熱の切替を、容易に行うことができる。

また、前記電池ユニットにおいて、前記切替機構は、前記複数の電池セルをｎ個（ｎは正の整数）単位のグループに分け、奇数番目のグループと偶数番目のグループとについて、伝熱状態と断熱状態の切り替えを行うものであり、前記第１および第２プレート部材における前記伝熱部および前記断熱部の前記第１方向におけるサイズは、それぞれ、前記電池セルの配置ピッチのｎ倍に相当するサイズであり、前記駆動機構は、前記第１および第２プレート部材をスライドさせて、前記第１および第２プレート部材の前記断熱部が奇数番目のグループの位置にあり、前記第１および第２プレート部材の前記伝熱部が偶数番目のグループの位置にある第１状態と、前記第１および第２プレート部材の前記断熱部が偶数番目のグループの位置にあり、前記第１および第２プレート部材の前記伝熱部が奇数番目のグループの位置にある第２状態と、前記第１および第２プレート部材のうち一方の前記断熱部が奇数番目のグループの位置にあり、前記第１および第２プレート部材のうち他方の前記断熱部が偶数番目のグループの位置にある第３状態とに、切り替える、としてもよい。

これにより、駆動機構は、第１状態では、奇数番目のグループを断熱状態にし、偶数番目のグループを伝熱状態にすることができる。第２状態では、偶数番目のグループを断熱状態にし、偶数番目のグループを伝熱状態にすることができる。第３状態では、奇数番目のグループおよび偶数番目のグループの両方を断熱状態にすることができる。したがって、複数の電池セルの奇数番目のグループと偶数番目のグループとについて、第１および第２プレート部材のスライドによって、伝熱状態と断熱状態の切り換えを行うことができる。

さらに、前記駆動機構は、前記複数の電池セルのうち、偶数番目のグループが電力を出力し、奇数番目のグループが電力を出力しないときは、前記第１状態にし、前記複数の電池セルのうち、奇数番目のグループが電力を出力し、偶数番目のグループが電力を出力しないときは、前記第２状態にする、としてもよい。

これにより、電力を出力する電池セルについて、高温になりやすいので、熱交換媒体によって適切に冷却することができる。

また、前記駆動機構は、前記複数の電池セルのうち、偶数番目のグループが電力を出力し、奇数番目のグループが電力を出力しないときは、前記第１状態にし、前記複数の電池セルのうち、奇数番目のグループが電力を出力し、偶数番目のグループが電力を出力しないときは、前記第２状態にする、としてもよい。

これにより、電力を出力する全ての電池セルについて、奇数番目のグループと偶数番目のグループとで交互に伝熱状態になるため、熱交換媒体によって適切に冷却することができる。

また、前記電池ユニットにおいて、前記第１および第２プレート部材は、それぞれ、プレート基材を備え、前記伝熱部は、前記プレート基材の前記セル群側の表面に付された可撓性の伝熱部材からなり、前記断熱部は、前記プレート基材の前記セル群側の表面に付された可撓性の断熱部材からなる、としてもよい。

これにより、伝熱部材および断熱部材が可撓性を有するため、電池セルが劣化等によって膨張した場合でも、第１および第２プレート部材はスライド可能となる。

また、前記駆動機構は、前記複数の電池セルの中の第１電池セルが発火したとき、前記第１および第２プレート部材の前記断熱部が前記第１電池セルの位置にくるように、前記第１および第２プレート部材をスライドさせる、としてもよい。

これにより、発火した電池セルは断熱状態にし、他の電池セルの少なくとも一部については、熱交換媒体によって冷却することができる。

以上説明したように、ここに開示された技術によると、複数の電池セルを備える電池ユニットについて、複数の電池セルについて伝熱／断熱を切り替える機構を、簡易な構成によって、実現することが可能になる。

実施形態に係る電池ユニットの構成 図１の電池ユニットにおける電池セルの接続形態 プレート部材の構造の例 （ａ），（ｂ），（ｃ）は図１の電池ユニットにおけるプレート部材の配置位置 （ａ），（ｂ）は図１の電池ユニットにおけるプレート部材の配置位置 通常時における全体制御の例 異常時における電池ユニットの制御の例 （ａ），（ｂ）はプレート部材の構造の変化 変形例１に係る電池ユニットの構成 図９の電池ユニットにおける電池セルの接続形態 （ａ），（ｂ），（ｃ）は図１０の電池ユニットにおけるプレート部材の配置位置 変形例２に係る電池ユニットの構成 図１２の電池ユニットにおける電池セルの接続形態 （ａ），（ｂ），（ｃ）は図１２の電池ユニットにおけるプレート部材の配置位置

以下、例示的な実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。

図１は電動車両に用いられる、実施形態に係る電池ユニットの構成を示す図である。図１は電池ユニット１の縦断面の概略を示している。図１に示すように、電池ユニット１は、並べて配置された複数の電池セル１１（図１ではセル１～６，以下、適宜、セル１，セル２等と称する）からなるセル群１０を備える。電池セル１１はそれぞれ、扁平な略立方体形状を有しており、面積が大きい面が互いに重なるように配置されている。図面横方向が、電池セル１１が並ぶ方向に相当する。各電池セル１１は温度センサ１２を有しており、その内部温度を測定可能になっている。電池セル１１同士の間には、それぞれ、断熱部材１５が配置されている。

セル群１０の一側面（図１では図面下側の面）の近傍には、温度調整機構（温調機）３０が設けられている。温調器３０は、熱交換媒体が内部を通る構造を有しており、例えば、冬季における電動車両始動時の電池セル１１の加熱や、過熱した電池セル１１の冷却を行う。具体的には例えば、エンジンを搭載した電動車両の場合には、エンジンの冷却水を冷媒として循環させる構成が、温調機３０として利用される。

セル群１０の一側面と温調器３０との間に、２枚のプレート材２１，２２が設けられている。プレート部材２１，２２は、それぞれ、その表面がセル群の一側面に沿うように、重ねて配置されており、かつ、電池セル１１が並ぶ方向にスライド可能なように構成されている。プレート部材２１，２２は、それぞれ、電池セル１１が並ぶ方向において、伝熱部２１ａ，２２ａと断熱部２１ｂ，２２ｂとが交互に形成されている。伝熱部２１ａ，２２ａおよび断熱部２１ｂ，２２ｂのサイズは、電池セル１１が並ぶ方向において、電池セル１１の配置ピッチに相当するサイズになっている。プレート部材２１，２２は、少なくとも、電池セル１１の配置ピッチに相当する範囲でスライドするものとする。

モータ２５は、プレート部材２１を電池セル１１が並ぶ方向にスライドさせる。モータ２６は、プレート部材２２を電池セル１１が並ぶ方向にスライドさせる。バッテリ制御部２７は、例えばマイクロプロセッサからなり、各電池セル１１の動作を制御するとともに、モータ２５，２６の動作を制御する。具体的には、バッテリ制御部２７は、各電池セル１１の温度データおよびＳＯＣデータを基にして、各電池セル１１の出力のオンオフを制御する。また、バッテリ制御部２７は、各電池セル１１の温度データを基にして、プレート部材２１，２２の位置を制御する。モータ２５，２６およびバッテリ制御部２７によって、プレート部材２１，２２を、電池セル１１が並ぶ方向に互いに独立してスライドさせる駆動機構が構成されている。

図２は図１の電池ユニット１における各電池セル１１の接続形態を示す。図２は電池ユニット１の横断面の概略を示しており、電池セル１１を接続するバスバー１４を模式的に表している。なお、バスバー１４において、並列接続に係る部分は点線で示している。以降の図面でも同様である。図２に示すように、セル１，２は並列に接続されており、セル３，４は並列に接続されており、セル５，６は並列に接続されている。そして、セル１，２、セル３，４、セル５，６が直列に接続されている。すなわち、奇数番目のセル１，３，５とその図面右隣の偶数番目のセル２，４，６が、それぞれ並列関係になるように、接続されている。

図３はプレート部材２１，２２の構造の例である。図３に示すように、プレート部材２１，２２では、プレート基材２１１の電池セル１１側の面に、伝熱材２１２，２１３と断熱材２１４とが、塗布または貼り付けにより付されている。伝熱材２１２，２１３が付された部分が伝熱部になり、断熱材２１４が付された部分が断熱部になる。伝熱材２１２，２１３としては、例えばシリコーンが用いられ、断熱材２１４としては、シリカエアロゲルが用いられる。また、プレート部材２１，２２の表面には、プレート部材２１，２２を可動しやすくするために、グリス２１５が塗布されている。また、伝熱材２１２，２１３および断熱材２１４は、柔らかい可撓性の素材を用いるのが好ましい。

図４はプレート部材２１，２２の配置位置を示す図である。図４（ａ）の配置位置では、プレート部材２１，２２の伝熱部は、セル１，３，５の位置にあり、プレート部材２１，２２の断熱部は、セル２，４，６の位置にある。これにより、奇数番目のセル１，３，５は伝熱状態になり、一方、偶数番目のセル２，４，６は断熱状態になる。図４（ａ）の配置位置は、例えば、通常時において奇数番目のセルのみをオンにして充放電する場合や、偶数番目のセルのいずれかで異常が発生し、奇数番目のセルを使用して車両を安全な所に移動する場合に、用いられる。

図４（ｂ）の配置位置では、プレート部材２１，２２の伝熱部は、セル２，４，６の位置にあり、プレート部材２１，２２の断熱部は、セル１，３，５の位置にある。すなわち、奇数番目のセル１，３，５は断熱状態になり、一方、偶数番目のセル２，４，６のセルは伝熱状態になる。図４（ｂ）の配置位置は、例えば、通常時において偶数番目のセルのみをオンにして充放電する場合や、奇数番目のセルのいずれかで異常が発生し、偶数番目のセルを使用して車両を安全な所に移動する場合に、用いられる。

図４（ｃ）の配置位置では、プレート部材２１の伝熱部は、セル１，３，５の位置にあり、プレート部材２１の断熱部は、セル２，４，６の位置にある。プレート部材２２の伝熱部は、セル２，４，６の位置にあり、プレート部材２２の断熱部は、セル１，３，５の位置にある。すなわち、全てのセルについて断熱状態になる。図４（ｃ）の配置位置は、例えば、通常時において電池セル１１の温度が最適に制御されている場合や、奇数番目のセルと偶数番目のセルの両方で異常が発生している場合に、用いられる。

すなわち、本実施形態では、電池ユニット１は、複数の電池セル１１と熱交換媒体との間の伝熱／断熱を切り替える切替機構を備えており、この切替機構によって、奇数番目のセルと偶数番目のセルとについて、それぞれ、伝熱状態と断熱状態の切り換えを行うことができる。

また、図５に示すように、奇数番目のセルを伝熱状態にする配置位置（ａ）と、偶数番目のセルを伝熱状態にする配置位置（ｂ）とを、交互に繰り返してもよい。図５の状態は、例えば、通常時において全てのセルをオンにして充放電する場合に、用いられる。

図６は通常時における全体制御の例を示すフローチャートである。まず、電動車両の車両走行制御部が、当該電動車両の車速およびアクセル開度を検知する。また、バッテリ制御部２７は、各電池セル１１の温度およびSOCを検知する（Ｓ１１）。車両走行制御部は、電池ユニット１に対する要求出力を算出する（Ｓ１２）。出力要求があるときは、Ｓ１４にすすむ（Ｓ１３）。

Ｓ１４では、電池ユニット１に対する要求出力が低出力要求か高出力要求かを判断する。低出力要求のときは（Ｓ１４でＹｅｓ）、ここでは、セル群１０の中の半分の電池セル１１を使用するものとする。奇数番目のセルを使用中のときは（Ｓ１５でＹｅｓ）、偶数番目のセルと奇数番目のセルのＳＯＣの差をとり、所定値ΔＳＯＣと比較する（Ｓ１６）。そして、その差が所定値ΔＳＯＣよりも大きいときは（Ｓ１６でＹｅｓ）、偶数番目のセルを使用するように切り替えるとともに、図４（ｂ）に示すように偶数番目のセルを伝熱状態にする（Ｓ２１）。一方、偶数番目のセルと奇数番目のセルのＳＯＣの差が、所定値ΔＳＯＣよりも大きくないときは（Ｓ１６でＮｏ）、奇数番目のセルの使用を継続する。

一方、奇数番目のセルを使用しておらず（Ｓ１５でＮｏ）、偶数番目のセルを使用しているときは（Ｓ１７でＹｅｓ）、奇数番目のセルと偶数番目のセルのＳＯＣの差をとり、所定値ΔＳＯＣと比較する（Ｓ１８）。そして、その差が所定値ΔＳＯＣよりも大きいときは（Ｓ１８でＹｅｓ）、奇数番目のセルを使用するように切り替えるとともに、図４（ａ）に示すように奇数番目のセルを伝熱状態にする（Ｓ１９）。一方、奇数番目のセルと偶数番目のセルのＳＯＣの差が、所定値ΔＳＯＣよりも大きくないときは（Ｓ１８でＮｏ）、偶数番目のセルの使用を継続する。

奇数番目のセルを使用しておらず（Ｓ１５でＮｏ）、偶数番目のセルも使用していないときは（Ｓ１７でＮｏ）、奇数番目のセルと偶数番目のセルのＳＯＣを比較する（Ｓ２０）。奇数番目のセルのＳＯＣの方が大きいときは（Ｓ２０でＹｅｓ），奇数番目のセルを使用するように切り替えるとともに、図４（ａ）に示すように奇数番目のセルを伝熱状態にする（Ｓ１９）。一方、そうでないときは（Ｓ２０でＮｏ），偶数番目のセルを使用するように切り替えるとともに、図４（ｂ）に示すように偶数番目のセルを伝熱状態にする（Ｓ２１）。

また、Ｓ１４において、電池ユニット１に対する要求出力が高出力要求のときは、セル群１０の中の全ての電池セル１１、すなわち、奇数番目のセルと偶数番目のセルの両方を使用する（Ｓ２２）。そして、奇数番目のセルが温調中すなわち伝熱状態にあるときは（Ｓ２３でＹｅｓ）、偶数番目のセルと奇数番目のセルとの温度の差をとり、所定値ΔＴ１と比較する（Ｓ２４）。そして、その差が所定値ΔＴ１よりも大きいときは（Ｓ２４でＹｅｓ）、図４（ｂ）に示すように偶数番目のセルを伝熱状態にする（Ｓ２９）。一方、そうでないときは（Ｓ２４でＮｏ）、そのまま奇数番目のセルを伝熱状態にしておく。

奇数番目のセルが温調中でなく（Ｓ２３でＮｏ）、偶数番目のセルが温調中であるときは（Ｓ２５でＹｅｓ）、奇数番目のセルと偶数番目のセルとの温度の差をとり、所定値ΔＴ１と比較する（Ｓ２４）。そして、その差が所定値ΔＴ１よりも大きいときは（Ｓ２６でＹｅｓ）、図４（ａ）に示すように奇数番目のセルを伝熱状態にする（Ｓ２７）。一方、そうでないときは、そのまま偶数番目のセルを伝熱状態にしておく。

奇数番目のセルが温調中でなく（Ｓ２３でＮｏ）、偶数番目のセルも温調中でないときは（Ｓ２５でＮｏ）、奇数番目のセルと偶数番目のセルの温度を比較する（Ｓ２８）。奇数番目のセルの温度の方が大きいときは（Ｓ２８でＹｅｓ）、図４（ａ）に示すように奇数番目のセルを伝熱状態にする（Ｓ２７）。一方、そうでないときは（Ｓ２８でＮｏ）、図４（ｂ）に示すように偶数番目のセルを伝熱状態にする（Ｓ２９）。

図７は異常時における電池ユニットの制御の例を示すフローチャートである。バッテリ制御部２７は、各電池セル１１の温度を検知し（Ｓ３１）、電池セル１１が発火していないかどうかを確認する（Ｓ３２）。もし、発火している可能性がある温度に達しているときは、Ｓ３３にすすむ。

Ｓ３３において、発火している電池セル１１が偶数番目のセルのみか否かを判断する。偶数番目のセルのみが発火しているときは（Ｓ３３でＹｅｓ）、奇数番目のセルを使用許可にし、偶数番目のセルを使用禁止にする。そして、図４（ａ）に示すように、奇数番目のセルを伝熱状態にするとともに、偶数番目のセルを断熱状態にする（Ｓ３４）。奇数番目のセルのみが発火しているときは（Ｓ３５でＹｅｓ）、偶数番目のセルを使用許可にし、奇数番目のセルを使用禁止にする。そして、図４（ｂ）に示すように、偶数番目のセルを伝熱状態にするとともに、奇数番目のセルを断熱状態にする（Ｓ３６）。

また、偶数番目のセルと奇数番目のセルの両方が発火しているときは（Ｓ３５でＮｏ）、電動車両を安全な場所に退避させるまでの間、両方のセルを使用許可にし、図４（ｃ）に示すように、全てのセルを断熱状態にする（Ｓ３７）。

以上のように本実施形態によると、複数の電池セル１１を備える電池ユニット１は、複数の電池セル１１と熱交換媒体との間の伝熱／断熱を切り替える切替機構を備える。切替機構は、並べて配置された複数の電池セル１１からなるセル群１０の一側面と、熱交換媒体が内部を通る温度調節機構３０との間に設けられた、プレート部材２１，２２を備える。モータ２５，２６およびバッテリ制御部２７は、プレート部材２１を、電池セル１１が並ぶ方向に、互いに独立してスライドさせる。そして、プレート部材２１，２２は、電池セル１１が並ぶ方向において、伝熱部２１ａ，２２ａと断熱部２１ｂ，２２ｂとが交互に形成されている。これにより、プレート部材２１の伝熱部２１ａとプレート部材２２の伝熱部２２ａとが重なった位置は、電池セル１１と熱交換媒体との間は伝熱状態になる。一方、プレート部材２１の断熱部２１ｂまたはプレート部材２２の断熱部２２ｂの少なくとも一方がある位置は、電池セル１１と熱交換媒体との間は断熱状態になる。したがって、飛び飛びの位置にある電池セル１１について、伝熱／断熱の切替を、容易に行うことができる。

また、図８に示すように、プレート部材２１，２２において、伝熱材２１２，２１３および断熱材２１４に可撓性の素材を用いることによって、電池セル１１が劣化した場合でも、プレート部材２１，２２をスライド可能にすることができる。すなわち、図８（ａ）に示すように、電池セル１１が新品の時は、電池セル１１の側面が平らであり、プレート部材２１，２２はスムーズにスライドすることができる。また、図８（ｂ）に示すように、電池セル１１が劣化等により膨張して側面が膨れたときでも、伝熱材２１２，２１３および断熱材２１４が可撓性を有し柔らかいため、プレート部材２１，２２はスライド可能になる。

＜変形例１＞
上述の実施形態では、プレート部材２１，２２は、電池セル１１の配置ピッチごとに、伝熱部と断熱部が構成されているものとしたが、本開示はこれに限られるものではない。

図９は変形例１に係る電池ユニットの構成例である。図９の構成は、図１の構成と基本的に同様である。プレート部材２１Ａ，２２Ａは、それぞれ、電池セル１１が並ぶ方向において、伝熱部２１ｃ，２２ｃと断熱部２１ｄ，２２ｄとが交互に形成されている。ただし、伝熱部２１ｃ，２２ｃおよび断熱部２１ｄ，２２ｄのサイズは、電池セル１１が並ぶ方向において、電池セル１１の配置ピッチの２倍に相当するサイズになっている。プレート部材２１Ａ，２２Ａは、少なくとも、電池セル１１の配置ピッチの２倍に相当する範囲でスライドするものとする。

図１０は図９の電池ユニットにおける各電池セル１１の接続形態を示す。図１０に示すように、セル１，３は並列に接続されており、セル２，４は並列に接続されており、セル５，７は並列に接続されており、セル６，８は並列に接続されている。そして、セル１，３、セル２，４、セル５，７、セル６，８が直列に接続されている。

図１１はプレート部材２１Ａ，２２Ａの配置位置を示す図である。図１１（ａ）の配置位置では、プレート部材２１Ａ，２２Ａの伝熱部は、セル１，２，５，６の位置にあり、プレート部材２１Ａ，２２Ａの断熱部は、セル３，４，７，８の位置にある。すなわち、セル１，２，５，６は伝熱状態になり、一方、セル３，４，７，８は断熱状態になる。図１１（ａ）の配置位置は、例えば、セル３が異常過熱状態にあり、セル３，４，７，８を断熱状態にし、セル１，２，５，６を使用する場合に、用いられる。

図１１（ｂ）の配置位置では、プレート部材２１Ａ，２２Ａの伝熱部は、セル３，４，７，８の位置にあり、プレート部材２１Ａ，２２Ａの断熱部は、セル１，２，５，６の位置にある。すなわち、セル３，４，７，８は伝熱状態になり、一方、セル１，２，５，６は断熱状態になる。図１１（ｂ）の配置位置は、例えば、セル２が異常過熱状態にあり、セル１，２，５，６を断熱状態にし、セル３，４，７，８を使用する場合に、用いられる。

図１１（ｃ）の配置位置では、プレート部材２１Ａの伝熱部は、セル３，４，７，８の位置にあり、プレート部材２１Ａの断熱部は、セル１，２，５，６の位置にある。プレート部材２２Ａの伝熱部は、セル１，２，５，６の位置にあり、プレート部材２２Ａの断熱部は、セル３，４，７，８の位置にある。すなわち、全てのセルについて断熱状態になる。図１１（ｃ）の配置位置は、例えば、セル２，３が異常過熱状態にあり、全てのセルを断熱状態にする場合に、用いられる。

すなわち、本変形例では、複数の電池セル１１を、２個単位のグループに分けて、奇数番目のグループと偶数番目のグループとについて、伝熱状態と断熱状態の切り替えを行っている。本変形例では、異常過熱セルが生じたとき、一方の隣接セルを使用しなくて済むため、使用している電池セルへの類焼リスクを低減することができる。これにより、電動車両の退避性を向上させることができる。

＜変形例２＞
図１２は変形例２に係る電池ユニットの構成例である。図１２の構成は、図１の構成と基本的に同様である。プレート部材２１Ｂ，２２Ｂは、それぞれ、電池セル１１が並ぶ方向において、伝熱部２１ｅ，２２ｅと断熱部２１ｆ，２２ｆとが交互に形成されている。ただし、伝熱部２１ｅ，２２ｅおよび断熱部２１ｆ，２２ｆのサイズは、電池セル１１が並ぶ方向において、電池セル１１の配置ピッチの３倍に相当するサイズになっている。プレート部材２１Ｂ，２２Ｂは、少なくとも、電池セル１１の配置ピッチの３倍に相当する範囲でスライドするものとする。

図１３は図１２の電池ユニットにおける各電池セル１１の接続形態を示す。図１３に示すように、セル１，２，３は直列に接続されており、セル６，５，４は直列に接続されている。そして、セル１，２，３と、セル６，５，４とが並列に接続されている。

図１４はプレート部材２１Ｂ，２２Ｂの配置位置を示す図である。図１４（ａ）の配置位置では、プレート部材２１Ｂ，２２Ｂの伝熱部は、セル１，２，３の位置にあり、プレート部材２１Ｂ，２２Ｂの断熱部は、セル４，５，６の位置にある。すなわち、セル１，２，３は伝熱状態になり、一方、セル４，５，６は断熱状態になる。図１４（ａ）の配置位置は、例えば、セル４，５，６のいずれかが異常過熱状態にあり、セル４，５，６を断熱状態にし、セル１，２，３を使用する場合に、用いられる。

図１４（ｂ）の配置位置では、プレート部材２１Ｂ，２２Ｂの伝熱部は、セル４，５，６の位置にあり、プレート部材２１Ｂ，２２Ｂの断熱部は、セル１，２，３の位置にある。すなわち、セル４，５，６は伝熱状態になり、一方、セル１，２，３は断熱状態になる。図１４（ｂ）の配置位置は、例えば、セル１，２，３が異常過熱状態にあり、セル１，２，３を断熱状態にし、セル４，５，６を使用する場合に、用いられる。

図１４（ｃ）の配置位置では、プレート部材２１Ｂの伝熱部は、セル４，５，６の位置にあり、プレート部材２１Ｂの断熱部は、セル１，２，３の位置にある。プレート部材２２Ｂの伝熱部は、セル１，２，３の位置にあり、プレート部材２２Ｂの断熱部は、セル４，５，６の位置にある。すなわち、全てのセルについて断熱状態になる。図１４（ｃ）の配置位置は、例えば、セル２，４が異常過熱状態にあり、全てのセルを断熱状態にする場合に、用いられる。

すなわち、本変形例では、複数の電池セル１１を、３個単位のグループに分けて、奇数番目のグループと偶数番目のグループとについて、伝熱状態と断熱状態の切り替えを行っている。本変形例では、異常過熱セルが生じたとき、の少なくとも一方の隣接セルは使用しなくて済むため、使用している電池セルへの類焼リスクを低減することができる。これにより、電動車両の退避性を向上させることができる。

なお、上述の実施形態および変形例１，２と同様にして、複数の電池セルをｎ個（ｎは正の整数）単位のグループに分け、奇数番目のグループと偶数番目のグループとについて、伝熱状態と断熱状態の切り替えを行うように、電池ユニットを構成してもよい。また、本開示において、プレート部材の伝熱部および断熱部のサイズは、電池セルの配置ピッチの整数倍に相当するサイズでなくてもかまわない。

前述の実施形態は単なる例示に過ぎず、本開示の範囲を限定的に解釈してはならない。本開示の範囲は請求の範囲によって定義され、請求の範囲の均等範囲に属する変形や変更は、全て本開示の範囲内のものである。

１ 電池ユニット
１０ セル群
１１ 電池セル
１５ 断熱部材
２１，２２，２１Ａ，２２Ａ，２１Ｂ，２２Ｂ プレート部材
２１ａ，２２ａ，２１ｃ，２２ｃ，２１ｅ，２２ｅ 伝熱部
２１ｂ，２２ｂ，２１ｄ，２２ｄ，２１ｆ，２２ｆ 断熱部
２５，２６ モータ
２７ バッテリ制御部
３０ 温度調節機構
２１１ プレート基材
２１２，２１３ 伝熱材
２１４ 断熱材

Claims (6)

1. 並べて配置された複数の電池セルからなるセル群と、
   隣り合う前記電池セル同士の間にそれぞれ配置される断熱部材と、
   前記複数の電池セルと熱交換媒体との間の伝熱状態／断熱状態とを切り替える切替機構とを備え、
   前記切替機構は、
   前記セル群の一側面と、熱交換媒体が内部を通る温度調節機構との間に設けられ、前記一側面に表面が沿うように重ねて配置されており、かつ、前記複数の電池セルが並ぶ方向である第１方向にスライド可能なように構成された、第１および第２プレート部材と、
   前記第１および第２プレート部材を、前記第１方向に、互いに独立してスライドさせる駆動機構とを備え、
   前記第１および第２プレート部材は、
   前記第１方向において、伝熱部と断熱部とが交互に形成されている
   ことを特徴とする電池ユニット。
2. 請求項１記載の電池ユニットにおいて、
   前記切替機構は、前記複数の電池セルをｎ個（ｎは正の整数）単位のグループに分け、奇数番目のグループと偶数番目のグループとについて、伝熱状態と断熱状態の切り替えを行うものであり、
   前記第１および第２プレート部材における前記伝熱部および前記断熱部の前記第１方向におけるサイズは、それぞれ、前記電池セルの配置ピッチのｎ倍に相当するサイズであり、
   前記駆動機構は、前記第１および第２プレート部材をスライドさせて、
   前記第１および第２プレート部材の前記断熱部が奇数番目のグループの位置にあり、前記第１および第２プレート部材の前記伝熱部が偶数番目のグループの位置にある第１状態と、
   前記第１および第２プレート部材の前記断熱部が偶数番目のグループの位置にあり、前記第１および第２プレート部材の前記伝熱部が奇数番目のグループの位置にある第２状態と、
   前記第１および第２プレート部材のうち一方の前記断熱部が奇数番目のグループの位置にあり、前記第１および第２プレート部材のうち他方の前記断熱部が偶数番目のグループの位置にある第３状態とに、切り替える
   ことを特徴とする電池ユニット。
3. 請求項２記載の電池ユニットにおいて、
   前記駆動機構は、
   前記複数の電池セルのうち、偶数番目のグループが電力を出力し、奇数番目のグループが電力を出力しないときは、前記第１状態にし、
   前記複数の電池セルのうち、奇数番目のグループが電力を出力し、偶数番目のグループが電力を出力しないときは、前記第２状態にする
   ことを特徴とする電池ユニット。
4. 請求項２記載の電池ユニットにおいて、
   前記駆動機構は、
   前記複数の電池セルのうち、奇数番目のグループと偶数番目のグループの両方が電力出力を行うとき、前記第１状態と前記第２状態とに、交互に切り替える
   ことを特徴とする電池ユニット。
5. 請求項１記載の電池ユニットにおいて、
   前記第１および第２プレート部材は、それぞれ、
   プレート基材を備え、
   前記伝熱部は、前記プレート基材の前記セル群側の表面に付された可撓性の伝熱部材からなり、
   前記断熱部は、前記プレート基材の前記セル群側の表面に付された可撓性の断熱部材からなる
   ことを特徴とする電池ユニット。
6. 請求項１記載の電池ユニットにおいて、
   前記駆動機構は、
   前記複数の電池セルの中の第１電池セルが発火したとき、前記第１および第２プレート部材の前記断熱部が前記第１電池セルの位置にくるように、前記第１および第２プレート部材をスライドさせる
   ことを特徴とする電池ユニット。

Images