JP2008282648A - Assembled battery - Google Patents
Assembled battery Download PDFInfo
- Publication number
- JP2008282648A JP2008282648A JP2007125205A JP2007125205A JP2008282648A JP 2008282648 A JP2008282648 A JP 2008282648A JP 2007125205 A JP2007125205 A JP 2007125205A JP 2007125205 A JP2007125205 A JP 2007125205A JP 2008282648 A JP2008282648 A JP 2008282648A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- assembled battery
- contact portion
- unit cell
- noise
- gap
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
- Y02T10/70—Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries
Landscapes
- Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)
- Secondary Cells (AREA)
- Battery Mounting, Suspending (AREA)
Abstract
【課題】外部に漏れるノイズを低減可能な組電池を提供すること。
【解決手段】本発明により提供される組電池10は、複数の充放電可能な単電池20を所定方向に配列して構成される。隣り合う単電池20の間には、それらのうち少なくとも一方の単電池に接触する接触部42と、いずれの単電池にも接触せず面状に広がる非接触部44とを備えるスペーサ40が介装されている。非接触部44には複数の貫通孔46が設けられ、該非接触部44の両側には貫通孔46に連通する空隙47,49が形成されている。かかる構成によると、単電池20からノイズが生じても、例えば該単電池の右側に配置された非接触部44の貫通孔46およびその背面に設けられた空隙47を利用して上記ノイズを吸音し、組電池10の外部に漏れるノイズを抑えることができる。
【選択図】図2An assembled battery capable of reducing noise leaking to the outside is provided.
An assembled battery provided by the present invention is configured by arranging a plurality of chargeable / dischargeable cells in a predetermined direction. Between adjacent unit cells 20, a spacer 40 including a contact part 42 that contacts at least one of the unit cells and a non-contact part 44 that spreads in a planar shape without contacting any unit cell is interposed. It is disguised. The non-contact portion 44 is provided with a plurality of through holes 46, and voids 47 and 49 communicating with the through holes 46 are formed on both sides of the non-contact portion 44. According to this configuration, even if noise is generated from the unit cell 20, the noise is absorbed by using, for example, the through hole 46 of the non-contact portion 44 disposed on the right side of the unit cell and the gap 47 provided on the back surface thereof. In addition, noise leaking outside the assembled battery 10 can be suppressed.
[Selection] Figure 2
Description
本発明は、複数の充放電可能な単電池(二次電池)が所定方向に配列された組電池(典型的には、それら複数の単電池が直列に接続された組電池)に関する。詳しくは、車両搭載用として好適な組電池に関する。 The present invention relates to an assembled battery in which a plurality of chargeable / dischargeable single cells (secondary batteries) are arranged in a predetermined direction (typically, an assembled battery in which the plurality of single cells are connected in series). Specifically, the present invention relates to an assembled battery suitable for mounting on a vehicle.
リチウムイオン電池、ニッケル水素電池その他の二次電池あるいはキャパシタ等の蓄電素子を単電池とし、該単電池を複数配列してなる組電池は、車両搭載用電源、あるいはパソコンおよび携帯端末の電源等として重要性が高まっている。特に、軽量で高エネルギー密度が得られるリチウムイオン電池を単電池として複数直列に接続した組電池は、車両搭載用高出力電源として好ましく用いられるものとして期待されている。 Lithium ion batteries, nickel metal hydride batteries and other secondary batteries or capacitors and other storage elements are used as unit cells, and assembled batteries formed by arranging a plurality of unit cells are used as power sources for vehicles or as power sources for personal computers and portable terminals. The importance is increasing. In particular, an assembled battery in which a plurality of lithium-ion batteries that are lightweight and have a high energy density are connected in series as single cells is expected to be preferably used as a high-output power source for mounting on vehicles.
このように複数の単電池を配列して構成された組電池では、充放電を行う際に該組電池を構成する各単電池内で熱が発生するため、発生した熱を速やかに冷却できるように組電池の放熱性を確保することが要求される。かかる要求に応える手法として、隣接する単電池間に空隙を設けることで放熱を促す手法が知られている。この種の技術に関する従来技術文献として特許文献1〜3が挙げられる。例えば特許文献1に記載の組電池は、隣接する各単電池間にスペーサ(間隔保持板)を介装し、該スペーサの凹凸形状を利用することによって上記単電池が配列方向に拘束された形態の組電池においても該単電池間に冷却媒体(典型的には空気)の通路が確保されるように構成されている。なお、特許文献4は自動車の機関室内の騒音を低減するためのバッテリカバーに関する。
In the assembled battery configured by arranging a plurality of unit cells in this way, heat is generated in each unit cell constituting the assembled battery when charging / discharging, so that the generated heat can be quickly cooled. In addition, it is required to ensure the heat dissipation of the assembled battery. As a method for meeting such a requirement, a method for promoting heat dissipation by providing a gap between adjacent unit cells is known.
ところで、上述のような組電池の使用時(充電および/または放電時)において、該組電池を構成する単電池が異音(ノイズ)を発することがある。例えば、該組電池がスイッチング回路に接続された態様で(すなわちスイッチング回路を介して充放電する態様で、例えば該組電池およびスイッチング回路を含む電源システムの構成要素として)用いられる場合に、上記スイッチング回路の動作周波数(例えば10kHz程度)によって上記組電池を構成する単電池からノイズが発生することがある。かかるノイズの発生は、主として、上記スイッチング回路を介して流れる充放電電流のリップルに応答して単電池の膨張・収縮が生じ、これが周囲の空気を振動させることによるものと考えられる。単電池から生じるノイズが組電池の外部において顕著に観測される(すなわち、単電池からのノイズが組電池の外部に顕著に漏れる)と、該組電池がノイズを生じるものとして問題視されることがある。 By the way, when the assembled battery as described above is used (at the time of charging and / or discharging), the unit cells constituting the assembled battery may emit noise (noise). For example, when the assembled battery is used in a mode connected to a switching circuit (that is, in a mode of charging / discharging via the switching circuit, for example, as a component of a power supply system including the assembled battery and the switching circuit), the switching is performed. Depending on the operating frequency of the circuit (for example, about 10 kHz), noise may be generated from the cells constituting the assembled battery. The occurrence of such noise is considered to be mainly due to the expansion / contraction of the cell in response to the ripple of the charge / discharge current flowing through the switching circuit, which causes the surrounding air to vibrate. When noise generated from a single cell is observed remarkably outside the assembled battery (that is, noise from the single cell leaks significantly outside the assembled battery), the assembled battery is regarded as a problem that causes noise. There is.
そこで本発明は、複数の単電池を配列してなる組電池であって、上記組電池の外部に漏れるノイズを低減可能な組電池の提供を目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide an assembled battery in which a plurality of single cells are arranged and capable of reducing noise leaking outside the assembled battery.
本発明者は、組電池を構成する単電池の間に所定構造のスペーサを介装することによって上記課題が解決されることを見出して本発明を完成した。 The present inventor has found that the above problem can be solved by interposing a spacer having a predetermined structure between the unit cells constituting the assembled battery, and has completed the present invention.
本発明によると、複数の充放電可能な単電池を所定方向に配列して構成された組電池が提供される。該組電池において、隣り合う前記単電池の間にはスペーサが介装されている。前記スペーサは、前記隣り合う単電池のうち少なくとも一方の単電池に接触する接触部と、いずれの単電池にも接触せず面状に広がる非接触部とを備える。前記非接触部には複数の貫通孔が設けられている。前記非接触部の両側には、前記単電池との間に、前記貫通孔に連通する空隙が形成されている。
かかる構成の組電池によると、面状(板状)に広がり複数の貫通孔を有する非接触部(以下、「孔あき板部」ということもある。)およびその背面に設置された空隙(上記貫通孔に連通し、典型的には空気が満たされて空気層となっている。)により構成された「孔あき板吸音構造」を利用して、該孔あき板部に対向する単電池からのノイズを吸音する(低減する)ことができる。このことによって、当該組電池の外部に漏れるノイズを低減することができる。
According to the present invention, an assembled battery configured by arranging a plurality of chargeable / dischargeable cells in a predetermined direction is provided. In the assembled battery, a spacer is interposed between the adjacent unit cells. The spacer includes a contact portion that contacts at least one unit cell among the adjacent unit cells, and a non-contact portion that spreads in a planar shape without contacting any unit cell. The non-contact portion is provided with a plurality of through holes. On both sides of the non-contact portion, a gap communicating with the through hole is formed between the unit cells.
According to the assembled battery having such a configuration, a non-contact portion (hereinafter sometimes referred to as a “perforated plate portion”) that spreads in a planar shape (plate shape) and has a plurality of through holes, and a gap (described above) From the unit cell facing the perforated plate portion, utilizing the “perforated plate sound absorbing structure” configured to communicate with the through-hole, and is typically filled with air to form an air layer. Noise can be absorbed (reduced). As a result, noise leaking to the outside of the assembled battery can be reduced.
なお、本明細書において「単電池」とは、組電池を構成する個々の蓄電素子を指す用語であって、特に限定しない限り種々の組成および構成の電池、キャパシタを包含する。また、「二次電池」とは、繰り返し充電可能な電池一般をいい、リチウムイオン電池、ニッケル水素電池等のいわゆる蓄電池を包含する。リチウムイオン電池を構成する蓄電素子はここでいう「単電池」に包含される典型例であり、そのような単電池を複数備えて成るリチウムイオン電池モジュールはここで開示される「組電池」の典型例である。 In the present specification, the “single cell” is a term indicating individual power storage elements constituting the assembled battery, and includes batteries and capacitors of various compositions and configurations unless specifically limited. The “secondary battery” refers to a battery that can be repeatedly charged, and includes so-called storage batteries such as lithium ion batteries and nickel metal hydride batteries. The storage element constituting the lithium ion battery is a typical example included in the “unit cell” referred to herein, and a lithium ion battery module including a plurality of such unit cells is the “assembled battery” disclosed herein. This is a typical example.
前記非接触部の少なくとも片側に形成された前記空隙は、外部に開放されて冷媒を流通可能な冷媒通路を構成していることが好ましい。かかる構成によると、単電池から生じた熱を上記冷媒通路に放散し、該通路に流通する冷媒(典型的には空気が好ましい)を通じて組電池の外部へと速やかに排出することができる。したがって、組電池のノイズを低減するとともに該組電池の放熱性を高めることができる。 It is preferable that the gap formed on at least one side of the non-contact portion constitutes a refrigerant passage that is open to the outside and can circulate the refrigerant. According to such a configuration, the heat generated from the unit cell can be dissipated into the refrigerant passage and quickly discharged to the outside of the assembled battery through the refrigerant (typically air is preferable) flowing through the passage. Therefore, the noise of the assembled battery can be reduced and the heat dissipation of the assembled battery can be increased.
前記非接触部およびその少なくとも片側に形成された前記空隙のサイズは、前記組電池に接続されるスイッチング回路の動作周波数に対応する固有振動数の孔あき板吸音構造を形成するように設定されていることが好ましい。かかる構成によると、上記スイッチング回路を通じて充放電を行う際に単電池から生じ得るノイズ(例えば、充放電電流のリップルに起因して生じるノイズ)を特に効果的に吸音し、当該組電池のノイズをより高度に抑制することができる。 The non-contact portion and the size of the gap formed on at least one side thereof are set so as to form a perforated plate sound absorbing structure having a natural frequency corresponding to an operating frequency of a switching circuit connected to the assembled battery. Preferably it is. According to such a configuration, noise that may be generated from a single cell when charging / discharging through the switching circuit (for example, noise generated due to ripple of charging / discharging current) is particularly effectively absorbed, and the noise of the assembled battery is reduced. It can be suppressed to a higher degree.
前記単電池は扁平な箱型形状であって、隣り合う前記単電池の幅広面が対向するように配列されていることが好ましい。かかる構成の組電池では、必要に応じて上記孔あき板部の面積をより広く確保し、これにより該孔あき板部に対向する単電池からのノイズをより高度に吸音する(低減する)ことができる。することができる。したがって、上記構成の組電池によると、ここに開示される技術の適用効果がよりよく発揮され得る。 It is preferable that the unit cells have a flat box shape and are arranged so that the wide surfaces of the adjacent unit cells face each other. In the assembled battery having such a configuration, the area of the perforated plate portion is secured wider as necessary, and thereby noise from the unit cell facing the perforated plate portion is more highly absorbed (reduced). Can do. can do. Therefore, according to the assembled battery having the above-described configuration, the application effect of the technique disclosed herein can be better exhibited.
ここに開示されるいずれかの組電池は、車両に搭載される組電池(例えば、自動車等の車両に搭載されるモータ(電動機)用の電源)として好適である。したがって、本発明によると、ここに開示されるいずれかの組電池を備える車両が提供される。
また本発明は、他の側面として、ここに開示されるいずれかの組電池および該組電池と電気的に接続されたスイッチング回路を含む電源システムを提供する。さらに他の側面として、該電源システムを搭載した車両を提供する。
Any of the assembled batteries disclosed herein is suitable as an assembled battery mounted on a vehicle (for example, a power source for a motor (electric motor) mounted on a vehicle such as an automobile). Therefore, according to the present invention, a vehicle including any of the assembled batteries disclosed herein is provided.
As another aspect, the present invention provides a power supply system including any of the assembled batteries disclosed herein and a switching circuit electrically connected to the assembled batteries. As yet another aspect, a vehicle equipped with the power supply system is provided.
以下、図面を参照しながら本発明の好適な実施形態を説明するが、本発明をこの具体的実施形態に限定する意図ではない。また、以下の図面において同じ作用を奏する部材・部位には同じ符号を付し、重複する説明は省略することがある。
なお、本明細書において特に言及している事項以外の事柄であって本発明の実施に必要な事柄(例えば、正極、負極およびセパレータの構成および製法、単電池の拘束方法、車両への組電池搭載方法)は、当該分野における従来技術に基づく当業者の設計事項として把握され得る。本発明は、本明細書に開示されている内容と当該分野における技術常識とに基づいて実施することができる。
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings, but the present invention is not intended to be limited to these specific embodiments. Moreover, in the following drawings, the same code | symbol is attached | subjected to the member and site | part which show | plays the same effect | action, and the overlapping description may be abbreviate | omitted.
Note that matters other than matters specifically mentioned in the present specification and necessary for carrying out the present invention (for example, the configuration and manufacturing method of the positive electrode, the negative electrode, and the separator, the method of restraining the unit cell, the assembled battery to the vehicle The mounting method) can be grasped as a design matter of those skilled in the art based on the prior art in the field. The present invention can be carried out based on the contents disclosed in this specification and common technical knowledge in the field.
まず、図1を参照して本実施形態の組電池10の概略構成を説明する。この組電池10は、複数の充放電可能な単電池20を所定の方向に配列して構成されている。図に示す例では、同形状の四個の単電池20が一方向に配列されている。
各単電池20は、図2に示すように、正極および負極を備える電極体80と、該電極体80および図示しない電解質を収容する容器50とを備える。本実施形態の電極体80は、典型的な組電池に装備される単電池と同様に、所定の電池構成材料(正負極それぞれの活物質、正負極それぞれの集電体、セパレータ等)から構成されている。ここでは、電極体80として、後述する扁平形状の捲回電極体80が用いられている。
First, a schematic configuration of the assembled
As shown in FIG. 2, each
本実施形態の容器50は、このような扁平形状の捲回電極体80を内部に収容し得る形状(図示した例では扁平な箱型形状)を有する。容器50の構成材質としては典型的な単電池と同様のものを使用することができ特に制限はないが、組電池自体の軽量化の観点から、例えば薄い金属製あるいは合成樹脂製の容器が好ましく使用され得る。
容器50の上面には、捲回電極体80の正極と電気的に接続する正極端子60と、捲回電極体80の負極と電気的に接続する負極端子62とが設けられている。そして、隣接する単電池20間において一方の単電池20の正極端子60と他方の単電池20の負極端子62とが接続具64によって電気的に接続される。このように各単電池20を電気的に直列に接続することにより、所望する電圧の組電池10が構築(製造)される。
The
On the upper surface of the
本実施形態の単電池20は、所定方向に配列され且つ該配列方向に荷重が加えられた状態で拘束されている。具体的には、複数の単電池20は、各単電池20の正極端子60および負極端子62が配列方向からみて交互に配置されるように一つづつ反転させて配置されており、容器50の側壁52(容器50の幅広面、すなわち容器50内に収容される後述の捲回電極体80の扁平面に対応する面)が対向する方向に配列される。
The
上記のように配列された単電池20において、隣り合う単電池20間の少なくとも一箇所にスペーサ40が挟み込まれて(介装されて)いる。図1に示す例では、隣接する各単電池20の間にそれぞれスペーサ40が配置され、さらに単電池配列方向の最も外側(両端)に位置する単電池20の外側にもスペーサ40が配置されている。
In the
このように交互に配列された複数の単電池20およびスペーサ40の周囲に、これらをまとめて拘束する拘束部材が配備される。すなわち、単電池配列方向の両アウトサイドに配置されたスペーサ40のさらに外側には一対の拘束板70A,70Bが配置される。また、当該一対の拘束板70A,70Bを架橋するように締付け用ビーム材72が取り付けられる。そして、ビーム材72の端部をビス74により拘束板70A,70Bに締め付け且つ固定することによって、上記単電池20(およびスペーサ40)をその配列方向に所定の荷重(例えば容器側壁52が受ける面圧が2×106〜5×106Pa程度)が加わるように拘束することができる。ビーム材72の締め付け具合に応じたレベルで、締め付け方向(すなわち配列方向)への拘束荷重(面圧)が各単電池20の容器側壁52に加えられる。
A constraining member that constrains them together is disposed around the plurality of
ここで、本実施形態のスペーサ40は、隣接する単電池20の少なくとも一方に接触(典型的には、少なくともの容器側壁52において接触)する接触部42と、いずれの単電池20にも接触せず面状(板状)に広がる非接触部44とを備える。このスペーサ40の平面形状(図2の左側からみた形状)は容器側壁52とほぼ同じ長方形状であって、その長方形の外周部が接触部42、該接触部に囲まれた中央部が非接触部44となるように構成されている。
Here, the
より詳しくは、スペーサ40の一方の面(図2では左側の面)には、スペーサ40の平面形状における上辺および下辺から少し離れた箇所に、これら上辺および下辺と平行に単電池20の横方向(捲回電極体80の捲回軸方向)に延びる二本の直線状の凸部が形成されている。また、スペーサ40の他方の面(図2では右側の面)には、スペーサ40の平面形状における外周に沿って環状の凸部が形成されている。スペーサ40の接触部42のうち、一方の面には凸部がなく他方の面のみに凸部が形成されている部分は、該他方の面側(右側)の単電池20には接触するが、一方の面側(左側)の単電池20からは離れた鍔部422となっている。また、一方の面に形成された凸部と他方の面に形成された凸部とが平面方向からみて重複する部分は、上述のように拘束された組電池10において両側の単電池20に密接し、これら単電池20の容器側面52に押圧力を加える押圧部424となっている。
More specifically, on one surface of the spacer 40 (the left surface in FIG. 2), the lateral direction of the
スペーサ40の非接触部44には複数の貫通孔46が設けられている。該貫通孔46の開口形状は、丸みを帯びた形状(円形、楕円形、長円形等の形状)であってもよく、角ばった形状(例えば正方形、長方形、菱形等の四角形状、好ましくは正三角形、正方形、正六角形等の正多角形状)であってもよい。あるいは、スリット状の貫通孔であってもよい。図5に示すような円形状または六角形以上の多角形状の開口形状を有する貫通孔46が好ましい。各貫通孔の形状およびサイズは同一であっても異なってもよい。形状およびサイズが同一の貫通孔が少なくとも所定の領域(例えば、非接触部44の面積のうち中央部を含む50%以上の範囲)に設けられていることが好ましい。本実施形態では、同一形状および同一サイズの円形状の貫通孔46が、非接触部44のほぼ全面積にわたって、縦横に一定の間隔(ピッチ)で配列されている。
The
この非接触部(孔あき板部)44は、上述のように一方の面側の凸部および他方の面側の凸部を有する接触部42によって、両側にある単電池20の対向する側面52との間のそれぞれに、貫通孔46に連通する空隙を隔てて配置されている。
すなわち、非接触部44の一方の面側(図2の左側)には、該非接触部44の左側にある単電池20の側面52との間に、押圧部424によって上下端を区画された帯状の空隙49が形成されている。この空隙49の横方向(図2の紙面方向)の両端は外部に開放されており、ここに冷却用媒体(典型的には空気)を流通させることによって単電池20からの熱を効率よく放散させることができる。
また、非接触部44の他方の面側(図2の右側)には、該非接触部44の右側にある単電池20の側面52との間に長方形板状(層状)の空隙47が形成されている。この空隙47の外周は上述した他方の面側への凸部によって区画されており、これにより空隙47は貫通孔46以外の部分では外部から閉じた空間となっている。好ましくは、貫通孔46および空隙47,49の内部はいずれも外気(典型的には空気)で満たされている。
As described above, the non-contact portion (perforated plate portion) 44 is formed by the
That is, on one surface side (the left side in FIG. 2) of the
Further, on the other surface side (the right side in FIG. 2) of the
かかる構成の組電池10によると、該組電池10を構成する単電池20から生じたノイズを次のようにして吸収(吸音)することができる。すなわち、図2においてスペーサ40の左側に配置された単電池20から生じたノイズは、該単電池20の側面52から空隙49へと伝わり、該空隙49を隔てて側面52に対向配置された非接触部44の貫通孔46を通過して、その背面に設けられた空隙(典型的には空気層)47に入る。このとき、貫通孔46および空隙47により形成された孔あき板吸音構造によって上記左側の単電池20からのノイズが吸音される。これにより組電池10の外部に漏れるノイズを低減することができる。特に、本実施形態のように空隙49を外部に開放された冷媒通路として利用する形態では単電池20からのノイズが側面52から空隙49を通じて組電池10の外部に漏れやすいところ、上記のような吸音構造を設けることによって、組電池10の外部で観測されるノイズを効果的に低減することができる。
According to the assembled
単電池20から生じるノイズの周波数が予測できる場合(換言すれば、主として特定の周波数のノイズを低減しようとする場合)には、その周波数に対応する固有振動数の孔あき板吸音構造が形成されるように非接触部44および空隙47のサイズを設定することにより、該ノイズを特に効率よく吸音することができる。すなわち、貫通孔46の開口形状が円形状である場合を例として図5を参照しつつ説明すれば、孔あき板吸音構造(貫通孔46および空隙47により形成された空間)の固有振動数f0は一般に下記式(1)により表される。
When the frequency of noise generated from the
ここで、上記式中のdは貫通孔46の直径を示し、Dは貫通孔46のピッチを、tは非接触部44の板厚を、Lはこの非接触部44の背面に形成された空隙(空気層)47の厚さをそれぞれ表している(図5参照)。また、式中のPは非接触部44における開口率であって、ここに示す例では次式:P=(πd2/4D2);により求められる。なお、式中のcは音速を表す。
Here, d in the above formula represents the diameter of the through
したがって、上記固有振動数f0を予測されるノイズの周波数fに合わせるように非接触部44の形状(開口率(貫通孔46の直径およびピッチ)、非接触部44の板厚)ならびに空隙47の厚さを設定するとよい。単電池40からのノイズ(入力ノイズ)の周波数fと固有振動数f0とが一致すると、貫通孔46および空隙47内の空気が激しく振動して熱に変換され、これにより上記ノイズが顕著に低減(吸音)される。
Therefore, the shape of the non-contact portion 44 (opening ratio (diameter and pitch of the through-
上記構成の組電池10は、例えば公知のスイッチング回路に電気的に接続された態様で、該組電池10および図示しないスイッチング回路を含む電源システム(例えば、自動車等の車両に搭載される電源システム)の一構成要素として使用され得る。かかる使用態様において、上記スイッチング回路を介して流れる充放電電流のリップルに起因する(例えば、該リップルに応答した単電池の膨張・収縮により生じる)ノイズを低減する場合には、該スイッチング回路の動作周波数に合わせた固有振動数f0の孔あき板吸音構造が形成されるようにスペーサ40の形状(非接触部44および空隙47の各部のサイズ)を設定することにより、優れたノイズ低減効果を実現することができる。上記形状設定の具体的な一例を挙げれば、スイッチング回路の動作周波数が10kHzである場合には、上記式(1)中のdが1.6mm、Dが5mm、tが1mm、Lが1mmとなるように非接触部44および空隙47の形状(サイズ)を設定することにより、固有振動数f0が10kHzの孔あき板吸音構造を形成することができ、これにより当該周波数のノイズを効率よく吸音することができる。
なお、ここで例示した以外の(例えば、貫通孔の開口形状や配列が異なる)孔あき板吸音構造についても、公知技術により固有振動数を求めることができ、それに合わせて組電池の構成(各部のサイズ等)を設計することができる。
The assembled
For the perforated plate sound absorption structure other than those exemplified here (for example, the opening shape and arrangement of the through holes are different), the natural frequency can be obtained by a known technique, and the configuration of each assembled battery (each part) Size etc.) can be designed.
続いて本実施形態で使用され得る単電池20の構成および単電池20を構成する各材料等について詳述する。本実施形態に係る組電池10は、充放電可能な二次電池を単電池20とし、そのような単電池20を複数個直列に接続して成る組電池10であればよく、単電池20の構成は特に制限されない。ニッケル水素電池、電気二重層キャパシタ等が本発明の実施に好適な単電池の構成として挙げられる。特に本発明の実施に好適な単電池の構成はリチウムイオン電池である。リチウムイオン電池は高エネルギー密度で高出力を実現できる二次電池であるため、高性能な組電池、特に車両搭載用組電池(電池モジュール)を構築することができる。
また、上述したように単電池20は正極および負極を備える電極体80と、該電極体80および電解質を収容する容器50とを備える(図2参照)。
Next, the configuration of the
As described above, the
まず、容器50の構成について説明すると、容器50の材質は従来の単電池で使用されるものと同じであればよく特に制限はないが、通常は比較的軽量な材質が好ましく用いられる。例えば、好ましくは表面に絶縁用樹脂コーティングが施されているような金属製容器、ポリプロピレン等のポリオレフィン系樹脂その他の合成樹脂製容器が好適である。あるいは、電池の外装体として従来使用されている樹脂フィルム製容器、例えば高融点樹脂(例えばポリエチレンテレフタレート、ポリテトラフルオロエチレン、ポリアミド系樹脂)から構成された外面(保護)層と、金属箔(例えばアルミニウム、スチール)から構成されたバリア層(すなわちガスや水分を遮断し得る層)と、熱融着性樹脂(比較的低融点である樹脂、例えばエチレンビニルアセテート、あるいはポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン系樹脂)から構成された接着層との三層構造から成るラミネートフィルム製の容器であってもよい。なお、本実施形態ではポリプロピレン製の容器50を使用している。
First, the configuration of the
次に、図6を参照しながら、容器50内に収容される捲回電極体80の構成について詳述する。本実施形態に係る捲回電極体80は、通常のリチウムイオン電池の捲回電極体と同様、シート状正極82(以下「正極シート82」という。)とシート状負極84(以下「負極シート84」という。)を二枚のシート状セパレータ86(以下「セパレータシート86」という。)と共に積層し、さらに当該正極シート82と負極シート84とをややずらしつつ捲回し、次いで得られた捲回体を側面方向から押しつぶして拉げさせることによって作製される扁平形状の捲回電極体80である。
Next, the configuration of the
図6に示すように、かかる捲回電極体80の捲回方向に対する横方向(捲回軸方向)において、上記のとおりにややずらしつつ捲回された結果として、正極シート82および負極シート84の端の一部がそれぞれ捲回コア部分81(すなわち正極シート82の正極活物質層形成部分と負極シート84の負極活物質層形成部分とセパレータシート86とが密に捲回された部分)から外方にはみ出している。かかる正極側はみ出し部分(すなわち正極活物質層の非形成部分)82Aおよび負極側はみ出し部分(すなわち負極活物質層の非形成部分)84Aには、正極リード端子82Bおよび負極リード端子84Bがそれぞれ付設されている。これらのリード端子82B,84Bがそれぞれ上述の正極端子60および負極端子62と電気的に接続される。
As shown in FIG. 6, in the lateral direction (winding axis direction) of the
なお、かかる捲回電極体80を構成する材料および部材自体は従来のリチウムイオン電池の電極体と同様でよく、特に制限はない。例えば、正極シート82は長尺状の正極集電体の上にリチウムイオン電池用正極活物質層が付与されて形成され得る。正極集電体にはアルミニウム箔(本実施形態)その他の正極に適する金属箔が好適に使用される。正極活物質は従来からリチウムイオン電池に用いられる物質の一種または二種以上を特に限定することなく使用することができる。好適例として、LiMn2O4、LiCoO2、LiNiO2等が挙げられる。例えば、長さ2m〜4m(例えば2.7m)、幅8cm〜12cm(例えば10cm)、厚さ5μm〜20μm(例えば15μm)程度のアルミニウム箔を集電体として使用し、その表面の所定領域に常法によってニッケル酸リチウムを主体とするリチウムイオン電池用正極活物質層(例えばニッケル酸リチウム88質量%、アセチレンブラック10質量%、ポリテトラフルオロエチレン1質量%、カルボキシメチルセルロース1質量%)を形成することによって好適な正極シート82が得られる。
In addition, the material and member itself which comprise this winding
一方、負極シート84は長尺状の負極集電体の上にリチウムイオン電池用負極活物質層が付与されて形成され得る。負極集電体には銅箔(本実施形態)その他の負極に適する金属箔が好適に使用される。負極活物質は従来からリチウムイオン電池に用いられる物質の一種または二種以上を特に限定することなく使用することができる。好適例として、グラファイトカーボン、アモルファスカーボン等の炭素系材料、リチウム含有遷移金属酸化物や遷移金属窒化物等が挙げられる。例えば、長さ2m〜4m(例えば2.9m)、幅8cm〜12cm(例えば10cm)、厚さ5μm〜20μm(例えば10μm)程度の銅箔を使用し、その表面の所定領域に常法によって黒鉛を主体とするリチウムイオン電池用負極活物質層(例えば黒鉛98質量%、スチレンブタジエンラバー1質量%、カルボキシメチルセルロース1質量%)を形成することによって好適な負極シート84が得られる。
On the other hand, the
また、正負極シート82,84間に使用される好適なセパレータシート86としては多孔質ポリオレフィン系樹脂で構成されたものが挙げられる。例えば、長さ2m〜4m(例えば3.1m)、幅8cm〜12cm(例えば11cm)、厚さ5μm〜30μm(例えば25μm)程度の合成樹脂製(例えばポリエチレン等のポリオレフィン製)多孔質セパレータシートが好適に使用し得る。なお、電解質として固体電解質若しくはゲル状電解質を使用する場合には、セパレータが不要な場合(すなわちこの場合には電解質自体がセパレータとして機能し得る。)があり得る。
なお、単電池の容器内に収容する電極体は上記捲回タイプに限定されない。例えば正極シートと負極シートをセパレータ(あるいはセパレータとしても機能し得る固体またはゲル状電解質)と共に交互に積層して成る積層タイプの電極体であってもよい。
Moreover, as a
In addition, the electrode body accommodated in the container of a cell is not limited to the said winding type. For example, a laminate type electrode body in which positive electrode sheets and negative electrode sheets are alternately laminated together with a separator (or a solid or gel electrolyte that can also function as a separator) may be used.
続いて、上記捲回電極体80と共に容器50内に収容される電解質の構成について説明する。本実施形態の電解質は例えばLiPF6等のリチウム塩である。本実施形態では、適当量(例えば濃度1M)のLiPF6等のリチウム塩をジエチルカーボネートとエチレンカーボネートとの混合溶媒(例えば質量比1:1)のような非水電解液に溶解して電解液として使用している。容器50に捲回電極体80を収容するとともに上記電解液を注入して封止することによって本実施形態の単電池20は構築される。そして、単電池20を所定の方向に配列し、当該単電池20およびスペーサ40をその配列方向に拘束することによって本実施形態の組電池10は構築される。
Then, the structure of the electrolyte accommodated in the
上述した実施形態では、隣接する単電池20の間に配置されるスペーサ40を利用して単電池20から生じるノイズを低減(吸音)するとともに、該スペーサ40により冷媒通路を構成している。したがって、部品点数の増加および組電池10の体格の大型化を抑えつつ、このスペーサ40によって該組電池10のノイズを低減する効果および放熱性を高める効果を実現することができる。
なお、スペーサ40の構成材料としては、加工性等の観点から各種の合成樹脂を好ましく採用することができる。軽量で硬質の合成樹脂を用いることが好ましく、例えばポリプロピレン製のスペーサ40を好ましく用いることができる。また、放熱性等の観点から、熱伝導性の良い金属製のスペーサ40も好ましく使用し得る。
In the above-described embodiment, noise generated from the
In addition, as a constituent material of the
また、上記では貫通孔46の背面に設けられた空隙47が貫通孔46以外の部分では閉じている例につき説明したが、この空隙47が反対側の空隙49と同様に外部に開放されていてもよい。これにより、空隙47を吸音用の空間(空気層)としてのみならず冷媒通路としても機能させることができるので、単電池20から放散される熱をより効率よく放散させることができる。また、上記では非接触部44の左側に位置する単電池20から生じるノイズが該非接触部44およびその背面(右側)にある空隙47により吸音される様子につき詳しく説明したが、同様にして、非接触部44の右側に位置する単電池20から生じるノイズを該非接触部44およびその背面(左側)にある空隙49により(すなわち、非接触部44およびその背面にある空隙49により形成される孔あき板吸音構造を利用して)吸音することができる。なお、吸音特性を高める(特に、特定の周波数のノイズを効率よく吸音する)という観点からは、貫通孔46および該貫通孔46以外の部分は閉じた形態の空隙によって孔あき板吸音構造を形成するほうが有利である。
In the above description, the
本実施形態に係る組電池10は、特に自動車等の車両に搭載されるモータ(電動機)用電源として好適に使用し得る。したがって本発明によると、図7に模式的に示されるように、かかる組電池10を電源として備える車両(典型的には自動車、特にハイブリッド自動車、電気自動車、燃料電池自動車等のような電動機を備える自動車)1を提供することができる。
The assembled
以上、本発明を好適な実施形態により説明してきたが、こうした記述は限定事項ではなく、もちろん種々の改変が可能である。
例えば、上記実施形態ではスペーサ40を平面方向からみた外周部を接触部42とし、その内側(中央部)の長方形状の領域全体を非接触部44として構成したが、接触部および非接触部の配置はこれに限定されない。例えば図3に示すように、スペーサ40の外周部に設けられた接触部42に加えて(あるいは該外周部の接触部に代えて)、スペーサ40の中央部に点状(柱状)または線状(畝状)の凸部426が設けられていてもよい。この凸部426は、いずれか一方の単電池20のみに接触するように構成されてもよく、図3に示すように両側の単電池20の側壁52に接触(密接)する押圧部として機能するように構成されてもよい。線状の凸部426によって空隙47および/または空隙49が複数の部分に分割されて(仕切られて)いてもよい。
また、上記実施形態ではスペーサ40の厚み方向の両側に接触部42を張り出させる(凸形状とする)ことによって該非接触部44の両側に空隙47および空隙49を形成したが、非接触部44をその両側に配置された単電池20の側面52から隔てる態様はこれに限定されず、例えば図4に示すように、非接触部44の右側に位置する単電池20の側面52に凸部522を形成することによって非接触部44と単電池20(凸部522以外の部分の側面52)との間に空隙47が形成されるようにしてもよい。この凸部522の高さによって空隙47の厚さを調節することができる。
As described above, the present invention has been described with reference to the preferred embodiments. However, such description is not a limitation, and various modifications can be made.
For example, in the above embodiment, the outer peripheral portion of the
Further, in the above-described embodiment, the
また、ここに開示される組電池を例えば自動車等の車両に搭載する場合、より多くの単電池が直列に接続され得ると共に、組電池の主要部(単電池群等)を保護するための外装カバー、車両の所定部位に当該組電池を固定するための部品、複数の組電池(電池モジュール)を相互に連結するための部品等が装備され得るが、このような装備の有無は本発明の技術的範囲を左右するものではない。また、単電池の種類は上述したリチウムイオン電池に限られず、電極体構成材料や電解質が異なる種々の電池、例えばリチウム金属やリチウム合金を負極とするリチウム二次電池、ニッケル水素電池、ニッケルカドミウム電池、あるいは電気二重層キャパシタであってもよい。 In addition, when the assembled battery disclosed herein is mounted on a vehicle such as an automobile, more cells can be connected in series, and an exterior for protecting the main part of the assembled battery (unit cell group, etc.) A cover, a part for fixing the assembled battery to a predetermined part of the vehicle, a part for connecting a plurality of assembled batteries (battery modules) to each other can be provided. It does not affect the technical scope. In addition, the type of the unit cell is not limited to the above-described lithium ion battery, but various batteries having different electrode body constituent materials and electrolytes, for example, a lithium secondary battery having a negative electrode made of lithium metal or a lithium alloy, a nickel hydrogen battery, and a nickel cadmium battery. Alternatively, an electric double layer capacitor may be used.
本発明によれば、組電池を構成する単電池からノイズが生じても該組電池の外部に漏れるノイズを低減可能な組電池を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, even if noise arises from the single battery which comprises an assembled battery, the assembled battery which can reduce the noise which leaks to the exterior of this assembled battery can be provided.
1 車両(自動車)
10 組電池
20 単電池
40 スペーサ
42 接触部
44 非接触部(孔あき板部)
46 貫通孔
47 空隙(空気層)
49 空隙(冷媒通路)
50 容器
52 容器側壁(幅広面)
60 正極端子
62 負極端子
64 接続具
80 電極体
1 Vehicle (Automobile)
10 assembled
46 Through-
49 Air gap (refrigerant passage)
50
60
Claims (5)
隣り合う前記単電池の間にはスペーサが介装されており、
前記スペーサは、前記隣り合う単電池のうち少なくとも一方の単電池に接触する接触部と、いずれの単電池にも接触せず面状に広がる非接触部とを備え、
前記非接触部には複数の貫通孔が設けられており、
前記非接触部の両側には、前記単電池との間に、前記貫通孔に連通する空隙が形成されている、組電池。 An assembled battery configured by arranging a plurality of chargeable / dischargeable cells in a predetermined direction,
A spacer is interposed between the adjacent unit cells,
The spacer includes a contact portion that contacts at least one unit cell among the adjacent unit cells, and a non-contact portion that spreads in a planar shape without contacting any unit cell,
The non-contact portion is provided with a plurality of through holes,
An assembled battery in which a gap communicating with the through hole is formed on both sides of the non-contact portion between the single battery.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2007125205A JP2008282648A (en) | 2007-05-10 | 2007-05-10 | Assembled battery |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2007125205A JP2008282648A (en) | 2007-05-10 | 2007-05-10 | Assembled battery |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2008282648A true JP2008282648A (en) | 2008-11-20 |
Family
ID=40143293
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2007125205A Withdrawn JP2008282648A (en) | 2007-05-10 | 2007-05-10 | Assembled battery |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2008282648A (en) |
Cited By (17)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010287530A (en) * | 2009-06-15 | 2010-12-24 | Toyota Motor Corp | Assembled battery |
| JP2013131403A (en) * | 2011-12-21 | 2013-07-04 | Toyota Industries Corp | Case, module, and vehicle |
| JP2014010983A (en) * | 2012-06-28 | 2014-01-20 | Sanyo Electric Co Ltd | Power supply device, and vehicle and power storage device having the power supply device |
| JP2014127374A (en) * | 2012-12-26 | 2014-07-07 | Nippon Soken Inc | Secondary battery and battery pack |
| JP2015026569A (en) * | 2013-07-29 | 2015-02-05 | 株式会社デンソー | Battery pack |
| JP2015064959A (en) * | 2013-09-24 | 2015-04-09 | 日立オートモティブシステムズ株式会社 | Battery pack |
| JP2016031900A (en) * | 2014-07-30 | 2016-03-07 | 株式会社Gsユアサ | Power storage device |
| DE102014018709A1 (en) * | 2014-12-16 | 2016-06-16 | Audi Ag | Battery for a motor vehicle and motor vehicle |
| JP2017517850A (en) * | 2014-05-27 | 2017-06-29 | エルジー・ケム・リミテッド | Battery pack and method of controlling an electric fan provided in the battery pack |
| JP2018088424A (en) * | 2013-06-14 | 2018-06-07 | 株式会社Gsユアサ | Power storage module |
| US10115933B2 (en) | 2015-05-08 | 2018-10-30 | Gs Yuasa International Ltd | Energy storage apparatus |
| US10522798B2 (en) | 2013-06-14 | 2019-12-31 | Gs Yuasa International Ltd. | Energy storage apparatus |
| US10541454B2 (en) | 2014-07-30 | 2020-01-21 | Gs Yuasa International Ltd. | Energy storage apparatus |
| WO2020031737A1 (en) * | 2018-08-06 | 2020-02-13 | 三洋電機株式会社 | Power supply device and vehicle equipped therewith |
| CN111492503A (en) * | 2017-12-19 | 2020-08-04 | 三洋电机株式会社 | Power supply device and separator for power supply device |
| JPWO2021199545A1 (en) * | 2020-03-31 | 2021-10-07 | ||
| JP2024076720A (en) * | 2022-11-25 | 2024-06-06 | プライムプラネットエナジー&ソリューションズ株式会社 | Battery pack |
-
2007
- 2007-05-10 JP JP2007125205A patent/JP2008282648A/en not_active Withdrawn
Cited By (21)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010287530A (en) * | 2009-06-15 | 2010-12-24 | Toyota Motor Corp | Assembled battery |
| JP2013131403A (en) * | 2011-12-21 | 2013-07-04 | Toyota Industries Corp | Case, module, and vehicle |
| JP2014010983A (en) * | 2012-06-28 | 2014-01-20 | Sanyo Electric Co Ltd | Power supply device, and vehicle and power storage device having the power supply device |
| JP2014127374A (en) * | 2012-12-26 | 2014-07-07 | Nippon Soken Inc | Secondary battery and battery pack |
| JP2018088424A (en) * | 2013-06-14 | 2018-06-07 | 株式会社Gsユアサ | Power storage module |
| US10522798B2 (en) | 2013-06-14 | 2019-12-31 | Gs Yuasa International Ltd. | Energy storage apparatus |
| JP2015026569A (en) * | 2013-07-29 | 2015-02-05 | 株式会社デンソー | Battery pack |
| JP2015064959A (en) * | 2013-09-24 | 2015-04-09 | 日立オートモティブシステムズ株式会社 | Battery pack |
| JP2017517850A (en) * | 2014-05-27 | 2017-06-29 | エルジー・ケム・リミテッド | Battery pack and method of controlling an electric fan provided in the battery pack |
| US10541454B2 (en) | 2014-07-30 | 2020-01-21 | Gs Yuasa International Ltd. | Energy storage apparatus |
| JP2016031900A (en) * | 2014-07-30 | 2016-03-07 | 株式会社Gsユアサ | Power storage device |
| DE102014018709A1 (en) * | 2014-12-16 | 2016-06-16 | Audi Ag | Battery for a motor vehicle and motor vehicle |
| US10115933B2 (en) | 2015-05-08 | 2018-10-30 | Gs Yuasa International Ltd | Energy storage apparatus |
| CN111492503A (en) * | 2017-12-19 | 2020-08-04 | 三洋电机株式会社 | Power supply device and separator for power supply device |
| WO2020031737A1 (en) * | 2018-08-06 | 2020-02-13 | 三洋電機株式会社 | Power supply device and vehicle equipped therewith |
| JPWO2020031737A1 (en) * | 2018-08-06 | 2021-09-09 | 三洋電機株式会社 | Power supply unit and vehicles equipped with it |
| JP7296967B2 (en) | 2018-08-06 | 2023-06-23 | 三洋電機株式会社 | Power supply device and vehicle equipped with it |
| JPWO2021199545A1 (en) * | 2020-03-31 | 2021-10-07 | ||
| JP7680426B2 (en) | 2020-03-31 | 2025-05-20 | 三洋電機株式会社 | Power supply device, electric vehicle equipped with the power supply device, and power storage device |
| JP2024076720A (en) * | 2022-11-25 | 2024-06-06 | プライムプラネットエナジー&ソリューションズ株式会社 | Battery pack |
| JP7684940B2 (en) | 2022-11-25 | 2025-05-28 | プライムプラネットエナジー&ソリューションズ株式会社 | Battery pack |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP2008282648A (en) | Assembled battery | |
| CN101529641B (en) | Battery pack, manufacturing method of battery pack, and vehicle provided with battery pack | |
| JP4630855B2 (en) | Battery pack and manufacturing method thereof | |
| KR100876458B1 (en) | Battery cartridge of novel structure and open battery module containing it | |
| JP4587055B2 (en) | Assembled battery | |
| JP4204237B2 (en) | Lithium secondary cell and connection structure of lithium secondary cell | |
| US10367175B2 (en) | Multicavity battery module | |
| CN102356496B (en) | Secondary battery | |
| JP2008108651A (en) | Battery pack and manufacturing method thereof | |
| KR20210133542A (en) | Battery module and battery pack including the same | |
| JP2009048965A (en) | Battery pack and manufacturing method thereof | |
| JP2013247024A (en) | Power supply device | |
| JP2006079987A (en) | Hybrid battery system | |
| JP3797311B2 (en) | Thin battery support device and assembled battery including the same | |
| JP5344237B2 (en) | Assembled battery | |
| JP7580841B2 (en) | Battery module and battery pack including same | |
| JP2015011920A (en) | Power unit | |
| JP2024166403A (en) | Battery pack | |
| KR20240062815A (en) | Battery pack and device including the same | |
| JP2016004619A (en) | Battery pack | |
| JP7745580B2 (en) | Energy storage module | |
| US20250379313A1 (en) | Box, battery and electrical apparatus | |
| US20250239732A1 (en) | Secondary battery | |
| JP7684940B2 (en) | Battery pack | |
| EP4632856A1 (en) | Secondary battery |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20090724 |
|
| A761 | Written withdrawal of application |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A761 Effective date: 20110322 |