JP2004031268A

JP2004031268A - Battery pack

Info

Publication number: JP2004031268A
Application number: JP2002189462A
Authority: JP
Inventors: Yuji Tanjo; 丹上　雄児
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 2002-06-28
Filing date: 2002-06-28
Publication date: 2004-01-29
Anticipated expiration: 2022-06-28
Also published as: JP4186525B2

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a battery pack constructed of a plurality of unit cells in which the battery troubles caused by short circuit or the like of the unit cells can be suppressed, while containing resistance of the battery pack. <P>SOLUTION: This is the battery pack in which series cell units U1-U3 in which same number of unit cells Cn ( n=1, 2, -, 12) are connected in series, are connected in parallel in multiple units. Resistors R1-R6 are respectively arranged between the connection lines of the same standing counting from one side of the parallel connection points CT1 and CT2 of each series cell unit U1-U3. For example, the resistor R1 is arranged between the connection lines L11 and the L21 and the resistor R4 is arranged between the connection lines L21 and L 31. As a result, the unit cells C1, C5 and C9 are connected in parallel, and, for example, even if internal short circuit has occurred in the unit cell C1, the size of the current flowing to the unit cell C1 is reduced by the resistors R1 and R4. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数の単セルで構成した組電池に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、複数の単セルを直列接続および並列接続した組電池とすることにより、高電圧、高容量な電池を得るようにしている。単セルを並列接続した構成においては、並列接続された単セルの内の一つに内部短絡が発生した場合に、並列接続された他の単セルから内部短絡した単セルに電流が流れ込むことになる。例えば、特開２００１−６８０７６号公報に開示されている発明では、このような短絡電流による障害を避けるために、並列接続されている単セルの各々にＰＴＣ（ｐｏｓｉｔｉｖｅ　ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ　ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ）素子を直列接続するようにしている。
【０００３】
ＰＴＣ素子は、大電流による発熱で素子温度が所定値以上となると抵抗値が急激に大きくなる素子であり、電子回路の過電流制御用などに使用されている。例えば、特開２００１−６８０７６号公報に開示されている発明では、単セル毎にＰＴＣ素子を直列接続している。単セルに内部短絡が生じると、直列接続されたＰＴＣ素子を流れる電流が大きくなり素子温度が上昇する。素子温度が所定値以上となると、ＰＣＴ素子の抵抗値が大きくなって電流値が抑えられることになる。その結果、内部短絡による悪影響を防止することができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特開２００１−６８０７６号公報に記載の発明では、各単セル毎にＰＣＴ素子が直列接続されているため、ＰＴＣ素子の抵抗に起因する組電池の抵抗が大きくなり、出力特性が低下するという問題がある。
【０００５】
本発明の目的は、複数の単セルで構成される組電池において、組電池の抵抗を低く抑えつつ、単セルの短絡等に起因する障害を抑制することができる組電池を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明による組電池は、同数の単セルが直列接続された直列セルユニットを複数並列接続した組電池に適用される。並列接続された各直列セルユニットの一方の並列接続点、例えば組電池としての一方の端子部分、から数えて同一番目のセル直列接続ラインの間に抵抗体をそれぞれ配設する。セル直列接続ラインとは単セル同士を接続する強電ラインのことであり、抵抗体の配設により並列接続点から数えて同一番目の単セル同士は並列接続される。
【０００７】
【発明の効果】
本発明によれば、セル直列接続ラインの間に抵抗体を配設したので、組電池の抵抗を低く抑えつつ、単セルに内部短絡が発生した場合に大きな短絡電流が流れるのを防止することができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、図を参照して本発明の実施の形態を説明する。
−第１の実施の形態−
図１は本発明による組電池の第１の実施の形態を示す回路図である。図１に示す組電池は１２個の単セルＣｎ（ただし、ｎ＝１，２，〜，１２）で構成されており、４個の単セルＣｎを直列接続した直列セルユニットＵ１，Ｕ２，Ｕ３を並列接続したものである。図１のＣＴ１，ＣＴ２が、直列セルユニットＵ１，Ｕ２，Ｕ３の並列接続点を構成している。直列セルユニットＵ１の単セルＣ１およびＣ２を接続する接続ラインＬ１１と、直列セルユニットＵ２の単セルＣ５およびＣ６を接続する接続ラインＬ２１との間には抵抗Ｒ１が設けられている。
【０００９】
同様に、接続ラインＬ１２およびＬ２２の間には抵抗Ｒ２が、接続ラインＬ１３およびＬ２３の間には抵抗Ｒ３がそれぞれ設けられている。また、直列セルユニットＵ２およびＵ３に関しても、接続ラインＬ２１およびＬ３１の間には抵抗Ｒ４が、接続ラインＬ２２およびＬ３２の間には抵抗Ｒ５が、接続ラインＬ２３およびＬ３３の間には抵抗Ｒ６がそれぞれ設けられている。その結果、単セルＣ１，Ｃ５，Ｃ９同士、単セルＣ２，Ｃ６，Ｃ１０同士、単セルＣ３，Ｃ７，Ｃ１１同士、単セルＣ４，Ｃ８，Ｃ１２同士は、それぞれ並列接続されことになる。接続ラインＬ１１〜Ｌ３３は、組電池の充放電電流が流れる強電ラインである。
【００１０】
例えば、単セルＣ１よりも単セルＣ５の方がセル電圧が高い場合には、抵抗Ｒ１を介して単セルＣ５から単セルＣ１へと電流が流れ込む。この電流は、単セルＣ１，Ｃ５のセル電圧が釣り合うまで継続する。よって、単セルＣ１，Ｃ５，Ｃ９のセル電圧が等しい場合には、抵抗Ｒ１，Ｒ４を流れる電流はゼロとなる。その他の抵抗Ｒ２，Ｒ３，Ｒ５，Ｒ６に関しても同様である。すなわち、単セルＣ１〜Ｃ１２のセル電圧が等しい状態では、４セル直列接続の直列セルユニットＵ１，Ｕ２，Ｕ３を並列接続したものと同一状態になる。
【００１１】
上述したように、単セルＣ１，Ｃ５，Ｃ９の間においては抵抗Ｒ１，Ｒ４を介して電流の行き来があるため、単セルＣ１，Ｃ５，Ｃ９は同一セル電圧となっており、これらのセル電圧はセル電圧センサ１ａによって検出される。同様に、単セルＣ２，Ｃ６，Ｃ１０のセル電圧はセル電圧センサ１ｂにより検出され、単セルＣ３，Ｃ７，Ｃ１１のセル電圧はセル電圧センサ１ｃにより検出され、単セルＣ４，Ｃ８，Ｃ１２のセル電圧はセル電圧センサ１ｄによって検出される。
【００１２】
ところで、電池容量が３Ａｈよりも大きな単セルの場合には、内部短絡などの異常が起きたときに、セル内部温度の上昇による電解液の分解等によってガス噴出が発生しやすい。そのため、本実施の形態の組電池では、電池容量が３Ａｈ以下の単セルＣｎを使用するのが好ましい。そして、必要とする電池容量に応じて直列セルユニットの数を増減させれば良い。
【００１３】
次に、抵抗Ｒ１〜Ｒ６の機能について説明する。図１に示した組電池おいて、例えば単セルＣ２に内部短絡が生じた場合を考える。このとき、抵抗Ｒ１，Ｒ２，Ｒ４，Ｒ５を介して単セルＣ６，Ｃ１０から単セルＣ２へと電流が流れ込むことになるが、抵抗Ｒ１，Ｒ２，Ｒ４，Ｒ５の抵抗値を大きく設定することによって電流値を小さく抑えることができる。
【００１４】
また、組電池を構成する単セルに関しては、各単セルの過充電や過放電を防止するために全単セルの電圧を測定する必要がある。そのため、従来の組電池では抵抗Ｒ１〜Ｒ６の部分にセル電圧検出線を設けている。この場合には、単セルＣ２に内部短絡が生じると、単セルＣ２に大電流が流れ込むとともに、他の単セルＣ６，Ｃ１０も外部短絡を起こした状態となってしまう。そのため、例えば特開２０００−１０２１８５号公報に開示されている発明では、複数の単セルを直列したものに一つのＰＴＣ素子を直列接続し、そのように直列接続したものを複数並列接続している。この場合は、各単セル毎に電圧検出回路を設ける必要があり、重量や体積が増加するだけでなく、コストの点でも不利である。
【００１５】
しかしながら本実施の形態の組電池では、抵抗Ｒ１，Ｒ２，Ｒ４，Ｒ５の抵抗値を大きく設定することによって内部短絡発生時の電流値を小さく抑えることができ、短絡による障害の発生を防止することができる。内部短絡によるこのような電流が生じると、セル電圧センサ１ｂで検出される電圧値が他のセル電圧センサで検出されるものよりも異常に小さくなり、それによって単セルＣｎの異常を検知することができる。なお、抵抗Ｒ１〜Ｒ６の抵抗値は、１Ω以上が適している。
【００１６】
一方、通常使用時には、４セルが直列接続された直列セルユニットＵ１，Ｕ２，Ｕ３を並列接続した状態となり、抵抗Ｒ１〜Ｒ６には電流が流れることはほとんどない。すなわち、単セルＣｎに対して抵抗Ｒ１〜Ｒ６が直列に接続されていないため、組電池の内部抵抗が大きくなるのを避けることができ、出力特性の低下を防止することができる。また、抵抗Ｒ１およびＲ４を設けたことにより単セルＣ１，Ｃ５，Ｃ９は並列接続され、３つの単セルＣ１，Ｃ５，Ｃ９のセル電圧を一つのセル電圧センサ１ａによって検出することができる。すなわち、図１の上下方向に形成された並列接続の数だけセル電圧センサを設ければ良い。
【００１７】
−第２の実施の形態−
図２は本発明による組電池の第２の実施の形態を示す回路図である。第２の実施の形態においても、組電池は１２個の単セルＣｎで構成されており、４セルが直列に接続された直列セルユニットＵ１，Ｕ２，Ｕ３を並列接続したものである。図２に示した組電池は図１の組電池と異なる点は、抵抗Ｒ１〜Ｒ６に代えてＰＴＣ（ｐｏｓｉｔｉｖｅ　ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ　ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ）素子Ｐ１〜Ｐ６を用いたことである。ＰＴＣ素子は図３に示すような特性を有しており、素子温度が所定温度Ｔ０よりも低い場合には抵抗値が小さく、所定温度Ｔ０を越えると抵抗値が急激に大きくなる。すなわち、所定温度Ｔ０を境に抵抗値はＲａからＲｂへと変化する。一般的にＲｂ≫Ｒａであって、電流はほとんど遮断されることになる。ＰＴＣ素子の所定温度Ｔ０は、ＰＴＣ素子の材料を調整することで室温から約３００℃まで任意に設定可能である。本実施の形態では、通常の使用では到達しないと考えられる９０℃のものとする。また、抵抗値Ｒａは１０ｍΩ程度であるのに対して、Ｒｂは５０００Ω程度と非常に大きいものを用いるものとする。
【００１８】
第１の実施の形態と同様に単セルＣ２に内部短絡が生じた場合を考えると、抵抗値ＲａのＰＴＣ素子Ｐ１，Ｐ２を介して単セルＣ６から単セルＣ２へと大電流が流れ込むことになる。ＰＴＣ素子Ｐ１，Ｐ２に大電流が流れ込むとジュール熱により素子温度が急激に上昇し、所定温度Ｔ０を越えると抵抗値がＲａからＲｂへと急激に増大する。すなわち、単セルＣ６から単セルＣ２への電流はＰＴＣ素子Ｐ１，Ｐ２によって遮断されることになる。その結果、第１の実施の形態と同様に短絡電流による単セルＣ２，Ｃ６，Ｃ１０の障害発生を防止することができる。
【００１９】
一方、通常使用時には、ＰＴＣ素子Ｐ１〜Ｐ６の温度は上述した所定温度Ｔ０より低いため、抵抗値はＲａとなっている。この場合には、図１の組電池において抵抗Ｒ１〜Ｒ６の値をＲａとしたものと等価である。そのため、第１の実施の形態と同様に組電池の内部抵抗が大きくなるのを避けることができ、出力特性の低下を防止できる。
【００２０】
さらに、ＰＴＣ素子Ｐ１〜Ｐ６の抵抗値Ｒａは上述したように１０ｍΩ程度であって、第１の実施の形態における短絡電流防止用抵抗Ｒ１〜Ｒ６の抵抗値（１Ω以上）に比べ十分に小さいので、例えば、単セルＣ１，Ｃ５，Ｃ９の間にセル電圧のばらつきがあって電流のやり取りがあった場合でも、そのときのジュール熱による損失を低減することができる。そのため、直列セルユニットＵ１〜Ｕ３毎に特性の異なる単セルを用いるような場合には特に効果的である。なぜならば、並列接続された単セルＣ１，Ｃ５，Ｃ９の電池容量や内部抵抗がそれぞれ異なる場合には、セル間での電流のやり取りが必要になるからである。
【００２１】
−第３の実施の形態−
図４および図５は、本発明による組電池の第３の実施の形態を示す図である。図４は組電池の外観を示す斜視図であり、図５は組電池の回路図である。第３の実施の形態の組電池では、単セルＣｎとしてラミネートセルを用いている。組電池は８個の単セルＣｎで構成されており、２個ずつ直列接続した直列セルユニットＵ１〜Ｕ４を上下に積層して並列接続したものである。
【００２２】
各セルＣ１〜Ｃ８の左右両端には負極タブ端子Ｔ１および正極タブ端子Ｔ２が設けられている。単セルＣ１の正極タブ端子Ｔ２と単セルＣ２の負極タブ端子Ｔ１とを超音波溶接等により溶接することにより、２セルが直列接続された直列セルユニットＵ１が形成される。直列セルユニットＵ２〜Ｕ４も同様の構成となっている。上下に積層された直列セルユニットＵ１〜Ｕ４の各正極タブ端子Ｔ２は正極バスバー４ａに溶接され、各負極タブ端子Ｔ１は負極バスバー４ｂに溶接される。
【００２３】
５はモールド材であり、二点差線で示すように各直列セルユニットＵ１〜Ｕ４の少なくともタブ端子Ｔ１，Ｔ２の接続部分全体を含むように設けられている。モールド材５の材料としては、ポリアセチレン、ポリピロール、ポリチオフェンおよびポリアニリン等の導電性高分子が用いられる。また、非導電性高分子に金、銅、アルミニウム、鉄、ステンレス、ニッケルなどの金属やアセチレンブラック、ファーネスブラックなどのカーボンブラックを導電体として充填したものを用いても良い。マトリックスポリマーとして使用される非導電性高分子には、合成ゴム、ポリオレフィン、塩化ビニル、ポリスチレン、ＡＢＳ、ナイロン、エチレン酢ビ共重合体、ポリエステル、アクリル、エポキシ、ウレタン樹脂などが用いられる。
【００２４】
図４，５に示すように、導電性のモールド材５でタブ端子接続部Ｌ５１，Ｌ５２，Ｌ５３，Ｌ５４をモールドすると、モールド材５内を電流が流れることが可能となる。すなわち、図５の回路図に示すように、モールド材５はタブ端子接続部Ｌ５１，Ｌ５２，Ｌ５３，Ｌ５４間を繋ぐ抵抗Ｒ１１，Ｒ１２，Ｒ１３として機能する。この抵抗Ｒ１１〜Ｒ１３は図１の抵抗Ｒ１〜Ｒ６と全く同様の働きをし、第１の実施の形態と同様の効果を奏することができる。
【００２５】
さらに、第３の実施の形態では、モールド材５はタブ端子接続部Ｌ５１〜Ｌ５４の固定機能も兼ねている。また、モールド材５は空気に比べて熱伝導率が大きいので、タブ端子接続部Ｌ５１〜Ｌ５４の放熱性能の向上を図ることができる。
【００２６】
なお、結晶性高分子重合体にカーボンブラックや金属等の導電性粒子を分散させたものは有機質ＰＴＣサーミスタとして使用されており、これらの物質をモールド材５として用いても良い。この場合、モールド材５は図２に示したＰＴＣ素子Ｐ１〜Ｐ６と同様の働きをし、第２の実施の形態と同様の効果を奏することができる。
【００２７】
図６は、図４に示す組電池の変形例を示す図であり、回路図は図５と同様になる。図４の組電池では単セルＣ１，Ｃ２を直列に配設して直列接続した。一方、図６の組電池ではタブ端子Ｔ１，Ｔ２の向きを逆向きにして単セルＣ１，Ｃ２を並列に配設し、隣り合うタブ端子Ｔ１，Ｔ２同士をバスバー７で接続した。そして、直列セルユニットＵ１〜Ｕ４の各バスバー７とそれらに接続されているタブ端子Ｔ１，Ｔ２とを含むようにモールド材５を設けた。
【００２８】
なお、第３の実施の形態では単セルＣｎとしてラミネートセルを用いる場合を例に説明したが、筒形状の二次電池に関しても同様に適用することができる。また、上述した特徴的な機能作用効果が得られるものであるならば、本発明は上述した実施の形態に限定されない。
【００２９】
以上説明した実施の形態と特許請求の範囲の要素との対応において、接続ラインＬ１１〜Ｌ１３，Ｌ２１〜Ｌ２３，Ｌ３１〜Ｌ３３およびタブ端子接続部Ｌ５１〜Ｌ５４はセル直列接続ラインを構成する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による組電池の第１の実施の形態を示す回路図である。
【図２】本発明による組電池の第２の実施の形態を示す回路図である。
【図３】ＰＣＴ素子の特性を示す図である。
【図４】本発明による組電池の第３の実施の形態を示す図である。
【図５】図４に示す組電池の回路図である。
【図６】図４に示す組電池の変形例を示す図である。
【符号の説明】
１ａ〜１ｄ　セル電圧センサ
４ａ，４ｂ，７　バスバー
５　モールド材
Ｃ１〜Ｃ１２　単セル
ＣＴ１，ＣＴ２　並列接続点
Ｌ１１〜Ｌ１３，Ｌ２１〜Ｌ２３，Ｌ３１〜Ｌ３３　接続ライン
Ｌ５１〜Ｌ５４　タブ端子接続部
Ｐ１〜Ｐ１　ＰＴＣ素子
Ｒ１〜Ｒ６，Ｒ１１〜Ｒ１３　抵抗
Ｔ１　負極タブ端子
Ｔ２　正極タブ端子
Ｕ１〜Ｕ４　直列セルユニット[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a battery pack composed of a plurality of single cells.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Conventionally, a battery having a high voltage and a high capacity has been obtained by forming a battery pack in which a plurality of single cells are connected in series and in parallel. In a configuration in which single cells are connected in parallel, if an internal short circuit occurs in one of the single cells connected in parallel, current flows from another parallel connected single cell into the single short-circuited cell. Become. For example, in the invention disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-68076, in order to avoid such a failure due to a short-circuit current, a PTC (positive temperature coefficient) element is connected in series to each of the single cells connected in parallel. Like that.
[0003]
The PTC element is an element whose resistance value rapidly increases when the element temperature becomes a predetermined value or more due to heat generated by a large current, and is used for controlling an overcurrent of an electronic circuit. For example, in the invention disclosed in JP-A-2001-68076, PTC elements are connected in series for each single cell. When an internal short circuit occurs in a single cell, the current flowing through the PTC elements connected in series increases, and the element temperature rises. When the element temperature becomes equal to or higher than a predetermined value, the resistance value of the PCT element increases and the current value is suppressed. As a result, adverse effects due to internal short circuits can be prevented.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the invention described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-68076, since the PCT elements are connected in series for each single cell, the resistance of the assembled battery due to the resistance of the PTC element increases, and the output characteristics deteriorate. There is a problem.
[0005]
An object of the present invention is to provide an assembled battery including a plurality of single cells, which can suppress a failure due to a short circuit of the single cell and the like while keeping the resistance of the assembled battery low. .
[0006]
[Means for Solving the Problems]
The assembled battery according to the present invention is applied to an assembled battery in which a plurality of series cell units in which the same number of single cells are connected in series are connected in parallel. Resistors are respectively arranged between the same serial connection lines counted from one parallel connection point of each series cell unit connected in parallel, for example, one terminal portion as an assembled battery. The cell series connection line is a high-power line connecting the single cells, and the same single cells counted from the parallel connection point are connected in parallel by disposing the resistor.
[0007]
【The invention's effect】
According to the present invention, since the resistor is disposed between the cell series connection lines, it is possible to prevent a large short-circuit current from flowing when an internal short-circuit occurs in a single cell while keeping the resistance of the battery pack low. Can be.
[0008]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
-1st Embodiment-
FIG. 1 is a circuit diagram showing a first embodiment of a battery pack according to the present invention. The assembled battery shown in FIG. 1 is composed of 12 single cells Cn (where n = 1, 2,..., 12), and series cell units U1, U2, U3 in which four single cells Cn are connected in series. Are connected in parallel. CT1 and CT2 in FIG. 1 constitute a parallel connection point of the series cell units U1, U2 and U3. A resistor R1 is provided between a connection line L11 connecting the single cells C1 and C2 of the series cell unit U1 and a connection line L21 connecting the single cells C5 and C6 of the series cell unit U2.
[0009]
Similarly, a resistor R2 is provided between the connection lines L12 and L22, and a resistor R3 is provided between the connection lines L13 and L23. Regarding the series cell units U2 and U3, a resistor R4 is provided between the connection lines L21 and L31, a resistor R5 is provided between the connection lines L22 and L32, and a resistor R6 is provided between the connection lines L23 and L33. Is provided. As a result, the single cells C1, C5, and C9, the single cells C2, C6, and C10, the single cells C3, C7, and C11, and the single cells C4, C8, and C12 are connected in parallel. The connection lines L11 to L33 are high-power lines through which the charge / discharge current of the battery pack flows.
[0010]
For example, when the cell voltage of the single cell C5 is higher than that of the single cell C1, a current flows from the single cell C5 to the single cell C1 via the resistor R1. This current continues until the cell voltages of the single cells C1 and C5 are balanced. Therefore, when the cell voltages of the single cells C1, C5, and C9 are equal, the current flowing through the resistors R1 and R4 becomes zero. The same applies to the other resistors R2, R3, R5, and R6. That is, in a state where the cell voltages of the single cells C1 to C12 are equal, the state is the same as that in which the serial cell units U1, U2, and U3 connected in series with four cells are connected in parallel.
[0011]
As described above, since current flows between the single cells C1, C5, and C9 via the resistors R1 and R4, the single cells C1, C5, and C9 have the same cell voltage. Is detected by the cell voltage sensor 1a. Similarly, the cell voltages of the single cells C2, C6, and C10 are detected by the cell voltage sensor 1b, the cell voltages of the single cells C3, C7, and C11 are detected by the cell voltage sensor 1c, and the cells of the single cells C4, C8, and C12. The voltage is detected by the cell voltage sensor 1d.
[0012]
By the way, in the case of a single cell having a battery capacity larger than 3 Ah, when an abnormality such as an internal short circuit occurs, gas ejection is likely to occur due to decomposition of the electrolyte due to an increase in the internal temperature of the cell. Therefore, in the battery pack of the present embodiment, it is preferable to use a single cell Cn having a battery capacity of 3 Ah or less. Then, the number of series cell units may be increased or decreased according to the required battery capacity.
[0013]
Next, functions of the resistors R1 to R6 will be described. In the battery pack shown in FIG. 1, for example, a case where an internal short circuit occurs in the single cell C2 will be considered. At this time, current flows from the single cells C6 and C10 to the single cell C2 via the resistors R1, R2, R4 and R5, but by setting the resistance values of the resistors R1, R2, R4 and R5 large. The current value can be kept small.
[0014]
Further, as for the single cells constituting the assembled battery, it is necessary to measure the voltages of all the single cells in order to prevent overcharge and overdischarge of each single cell. Therefore, in the conventional battery pack, a cell voltage detection line is provided in a portion of the resistors R1 to R6. In this case, when an internal short circuit occurs in the single cell C2, a large current flows into the single cell C2, and the other single cells C6 and C10 are also in a state where an external short circuit has occurred. For this reason, for example, in the invention disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-102185, one PTC element is connected in series to a plurality of single cells connected in series, and a plurality of such serially connected ones are connected in parallel. . In this case, it is necessary to provide a voltage detection circuit for each single cell, which is disadvantageous not only in weight and volume but also in cost.
[0015]
However, in the battery pack of the present embodiment, by setting the resistance values of the resistors R1, R2, R4, and R5 large, the current value at the time of occurrence of an internal short circuit can be reduced, and the occurrence of a failure due to the short circuit can be prevented. Can be. When such a current occurs due to an internal short circuit, the voltage value detected by the cell voltage sensor 1b becomes abnormally smaller than that detected by the other cell voltage sensors, thereby detecting the abnormality of the single cell Cn. Can be. Note that the resistance values of the resistors R1 to R6 are preferably 1Ω or more.
[0016]
On the other hand, at the time of normal use, the series cell units U1, U2, U3 in which four cells are connected in series are connected in parallel, and current hardly flows through the resistors R1 to R6. That is, since the resistors R1 to R6 are not connected in series to the single cell Cn, it is possible to avoid an increase in the internal resistance of the battery pack, and to prevent a decrease in output characteristics. Further, by providing the resistors R1 and R4, the single cells C1, C5 and C9 are connected in parallel, and the cell voltages of the three single cells C1, C5 and C9 can be detected by one cell voltage sensor 1a. That is, the cell voltage sensors may be provided by the number of parallel connections formed in the vertical direction in FIG.
[0017]
-2nd Embodiment-
FIG. 2 is a circuit diagram showing a second embodiment of the battery pack according to the present invention. Also in the second embodiment, the assembled battery is composed of 12 single cells Cn, and is a parallel connection of series cell units U1, U2, U3 in which four cells are connected in series. The battery pack shown in FIG. 2 is different from the battery pack of FIG. 1 in that positive resistors (PTCs) P1 to P6 are used instead of the resistors R1 to R6. The PTC element has characteristics as shown in FIG. 3. When the element temperature is lower than the predetermined temperature T0, the resistance value is small, and when the element temperature exceeds the predetermined temperature T0, the resistance value sharply increases. That is, the resistance value changes from Ra to Rb at the predetermined temperature T0. In general, Rb≫Ra, and the current is almost cut off. The predetermined temperature T0 of the PTC element can be arbitrarily set from room temperature to about 300 ° C. by adjusting the material of the PTC element. In the present embodiment, the temperature is assumed to be 90 ° C., which is considered not to be reached by normal use. Further, while the resistance value Ra is about 10 mΩ, Rb is about 5000 Ω, which is very large.
[0018]
Considering the case where an internal short circuit occurs in the single cell C2 as in the first embodiment, a large current flows from the single cell C6 to the single cell C2 via the PTC elements P1 and P2 having the resistance value Ra. Become. When a large current flows into the PTC elements P1 and P2, the element temperature sharply rises due to Joule heat, and when the temperature exceeds a predetermined temperature T0, the resistance value sharply increases from Ra to Rb. That is, the current from the single cell C6 to the single cell C2 is cut off by the PTC elements P1 and P2. As a result, similarly to the first embodiment, it is possible to prevent the failure of the single cells C2, C6, and C10 due to the short-circuit current.
[0019]
On the other hand, during normal use, since the temperatures of the PTC elements P1 to P6 are lower than the above-described predetermined temperature T0, the resistance value is Ra. This case is equivalent to the case where the values of the resistors R1 to R6 in the assembled battery of FIG. 1 are Ra. Therefore, similarly to the first embodiment, an increase in the internal resistance of the battery pack can be avoided, and a decrease in output characteristics can be prevented.
[0020]
Further, the resistance value Ra of the PTC elements P1 to P6 is about 10 mΩ as described above, and is sufficiently smaller than the resistance values (1Ω or more) of the short-circuit current prevention resistances R1 to R6 in the first embodiment. For example, even when currents are exchanged due to variations in cell voltages among the single cells C1, C5, and C9, loss due to Joule heat at that time can be reduced. Therefore, it is particularly effective when a single cell having different characteristics is used for each of the series cell units U1 to U3. This is because when the battery capacity and the internal resistance of the single cells C1, C5, and C9 connected in parallel are different from each other, it is necessary to exchange current between the cells.
[0021]
-Third embodiment-
4 and 5 are views showing a third embodiment of the battery pack according to the present invention. FIG. 4 is a perspective view showing the appearance of the battery pack, and FIG. 5 is a circuit diagram of the battery pack. In the battery pack of the third embodiment, a laminate cell is used as the single cell Cn. The assembled battery is composed of eight single cells Cn, and is formed by stacking two series-connected series cell units U1 to U4 one above the other and connecting them in parallel.
[0022]
A negative electrode tab terminal T1 and a positive electrode tab terminal T2 are provided at both left and right ends of each of the cells C1 to C8. By welding the positive electrode tab terminal T2 of the single cell C1 and the negative electrode tab terminal T1 of the single cell C2 by ultrasonic welding or the like, a series cell unit U1 in which two cells are connected in series is formed. The series cell units U2 to U4 have the same configuration. Each of the positive electrode tab terminals T2 of the series cell units U1 to U4 stacked vertically is welded to the positive electrode bus bar 4a, and each negative electrode tab terminal T1 is welded to the negative electrode bus bar 4b.
[0023]
Reference numeral 5 denotes a molding material, which is provided so as to include at least the entire connection portion of the tab terminals T1 and T2 of each of the series cell units U1 to U4 as indicated by a two-dot line. As a material of the molding material 5, a conductive polymer such as polyacetylene, polypyrrole, polythiophene, and polyaniline is used. Alternatively, a non-conductive polymer filled with a metal such as gold, copper, aluminum, iron, stainless steel, nickel, or the like, or a carbon black such as acetylene black or furnace black as a conductor may be used. As the non-conductive polymer used as the matrix polymer, synthetic rubber, polyolefin, vinyl chloride, polystyrene, ABS, nylon, ethylene-vinyl acetate copolymer, polyester, acrylic, epoxy, urethane resin and the like are used.
[0024]
As shown in FIGS. 4 and 5, when the tab terminal connection portions L51, L52, L53, and L54 are molded with the conductive molding material 5, current can flow through the molding material 5. That is, as shown in the circuit diagram of FIG. 5, the molding material 5 functions as resistors R11, R12, and R13 that connect the tab terminal connection portions L51, L52, L53, and L54. The resistors R11 to R13 function exactly the same as the resistors R1 to R6 in FIG. 1, and can provide the same effects as in the first embodiment.
[0025]
Further, in the third embodiment, the molding material 5 also has a function of fixing the tab terminal connection portions L51 to L54. Further, since the heat conductivity of the molding material 5 is higher than that of air, the heat radiation performance of the tab terminal connection portions L51 to L54 can be improved.
[0026]
Note that a material in which conductive particles such as carbon black and metal are dispersed in a crystalline polymer is used as an organic PTC thermistor, and these materials may be used as the molding material 5. In this case, the molding material 5 has the same function as the PTC elements P1 to P6 shown in FIG. 2, and can achieve the same effects as those of the second embodiment.
[0027]
FIG. 6 is a diagram showing a modification of the battery pack shown in FIG. 4, and the circuit diagram is the same as that of FIG. In the assembled battery of FIG. 4, the single cells C1 and C2 were arranged in series and connected in series. On the other hand, in the assembled battery of FIG. 6, the unit cells C1 and C2 are arranged in parallel with the tab terminals T1 and T2 reversed, and the adjacent tab terminals T1 and T2 are connected by the bus bar 7. Then, the molding material 5 was provided so as to include the bus bars 7 of the series cell units U1 to U4 and the tab terminals T1 and T2 connected thereto.
[0028]
In the third embodiment, a case where a laminate cell is used as the single cell Cn has been described as an example. However, the present invention can be similarly applied to a cylindrical secondary battery. In addition, the present invention is not limited to the above-described embodiments as long as the above-described characteristic functions and effects can be obtained.
[0029]
In the correspondence between the embodiment described above and the elements of the claims, the connection lines L11 to L13, L21 to L23, L31 to L33 and the tab terminal connection parts L51 to L54 constitute a cell series connection line.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a circuit diagram showing a first embodiment of a battery pack according to the present invention.
FIG. 2 is a circuit diagram showing a second embodiment of the battery pack according to the present invention.
FIG. 3 is a diagram showing characteristics of a PCT element.
FIG. 4 is a diagram showing a third embodiment of the battery pack according to the present invention.
FIG. 5 is a circuit diagram of the battery pack shown in FIG.
FIG. 6 is a diagram showing a modification of the battery pack shown in FIG.
[Explanation of symbols]
1a-1d Cell voltage sensor 4a, 4b, 7 Bus bar 5 Mold material C1-C12 Single cell CT1, CT2 Parallel connection points L11-L13, L21-L23, L31-L33 Connection lines L51-L54 Tab terminal connection parts P1-P1 PTC Element R1 to R6, R11 to R13 Resistance T1 Negative tab terminal T2 Positive tab terminal U1 to U4 Series cell unit

Claims

In an assembled battery in which a plurality of series cell units in which the same number of single cells are connected in series are connected in parallel,
An assembled battery, wherein a resistor is disposed between the same serial cell connection lines counted from one parallel connection point of each of the serial cell units connected in parallel.

The battery pack according to claim 1,
An assembled battery, wherein the resistance value of the resistor is 1 Ω or more.

The battery pack according to claim 1,
The said battery is a PTC element, The assembled battery characterized by the above-mentioned.

The assembled battery according to any one of claims 1 to 3,
An assembled battery, wherein the resistor is a conductive polymer, and the cell series connection lines are integrally fixed with the conductive polymer.

The battery pack according to any one of claims 1 to 4,
An assembled battery, wherein the single cell has a battery capacity of 3 Ah or less.