CN107004512B - 蓄电模块 - Google Patents

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Abstract

蓄电模块(11)具备：多个蓄电元件(10)；以及保持构件(12)，由容纳多个蓄电元件(10)的各蓄电元件的多个腔体(10)排列而形成，保持构件(12)的外壁具有将多个腔体(10)的各腔体与外部连通的外壁开口部(36)，容纳在多个腔体(10)内的多个蓄电元件(10)的外表面从外壁开口部(36)自外壁露出到外部，保持构件(12)具有多个腔体(10)中的在排列方向上排列成两层的第一腔体列(20)以及多个腔体(10)中的在沿与排列方向交叉的方向错开的位置处在排列方向上排列成两层的第二腔体列(21)。

Description

蓄电模块
技术领域
本发明涉及一种蓄电模块。
背景技术
以往，作为电动汽车、混合动力汽车等的电源，公知将多个蓄电元件排列而成的蓄电模块(参照专利文献1)。在该蓄电模块中，在多个蓄电元件排成一列地配置的状态下，蓄电元件的电极彼此连接。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2010-225449号公报
发明内容
发明要解决的课题
蓄电元件在充放电时发热。因此，在如以往技术所记载的蓄电模块那样将多个蓄电元件排成一列的结构中，在配置于列的中央附近的蓄电元件附近，多个蓄电元件发出的热量蓄积，有可能导致局部高温。这样一来，有可能导致充放电性能的劣化的发展变得比其他蓄电元件快。进而，例如，在多个蓄电元件以排列的状态保持于壳体内的情况下，问题变得更加严重。
本发明基于上述这样的情形而完成，其目的在于提供一种散热性优异的蓄电模块。
用于解决课题的技术方案
本发明的蓄电模块包括：多个蓄电元件；以及保持构件，由容纳所述多个蓄电元件的各蓄电元件的多个腔体排列而形成，所述保持构件的外壁具有将所述多个腔体的各腔体与外部连通的外壁开口部，容纳在所述多个腔体内的所述多个蓄电元件的外表面从所述外壁开口部自所述外壁露出，所述保持构件具有所述多个腔体中的在排列方向上排列成两层的第一腔体列以及所述多个腔体中的在沿与所述排列方向交叉的方向错开的位置处在所述排列方向上排列成两层的第二腔体列。
根据本发明，外部的空气从形成于保持构件的外壁的外壁开口部流入保持构件的内部。由于蓄电元件的外表面在外壁开口部露出，因此蓄电元件的外表面由从外壁开口部流入的空气切实地冷却。由此，能够抑制蓄电元件达到高温。这样一来，根据本实施方式，能够提高蓄电模块的散热性。
另一方面，在保持构件的内部，由于蓄电元件的发热而被加热的空气能够从外壁开口部向保持构件的外部流出。由此，能够抑制保持构件的内部局部地达到高温。
另外，在第一腔体列以及第二腔体列，腔体排列成两层。由此，成为两个蓄电元件在上下方向上排列的配置。而且，由于蓄电元件的外表面从外壁开口部与保持构件的外部相对，因此不存在成为被夹在多个蓄电元件之间而导致热量蓄积的配置的蓄电元件。其结果是，能够抑制蓄电元件达到高温。
另外，多个蓄电元件被容纳在第一腔体列的腔体、第二腔体列的腔体的内部。由此，能够以提高了散热性的状态将四个蓄电元件容纳在保持构件中。其结果是，在要求比较高的电压的情况下，将蓄电元件串联连接即可，另外，在要求比较长的寿命的情况下，将蓄电元件并联连接即可，另外，能够根据要求的条件来形成为使串联连接与并联连接并存的结构。
另外，本发明的蓄电模块包括：多个蓄电元件；以及保持构件，由容纳所述多个蓄电元件的各蓄电元件的多个腔体排列而形成，所述保持构件的外壁具有将所述多个腔体的各腔体与外部连通的外壁开口部，容纳在所述多个腔体内的所述多个蓄电元件的外表面从所述外壁开口部露出到所述保持构件的外部，所述保持构件具有所述多个腔体在排列方向上排列成两层或三层的腔体列。
根据本发明，在一个腔体列中，两个或者三个腔体在上下方向上排列。因此，在腔体列中的上下方向上的中央附近比较容易蓄积热量。
因此，在本发明中，形成为蓄电元件的外表面从外壁开口部露出的结构。由此，配置于上侧以及下侧的蓄电元件由从外壁开口部流入保持构件的内部的空气冷却。因此，在上下方向上配置于中央附近的蓄电元件所产生的热量经由配置于上侧的蓄电元件以及配置于下侧的蓄电元件而朝向保持构件的外部扩散。其结果是，能够抑制腔体列中的上下方向上的中央附近局部地达到高温。
作为本发明的实施方式，优先以下方式。
优选的是，所述多个蓄电元件分别具有形成有一对电极端子的电极面，所述多个蓄电元件以容纳在所述第一腔体列的所述多个蓄电元件的所述电极面与容纳在所述第二腔体列的所述多个蓄电元件的所述电极面彼此朝向相反方向的状态配置于所述保持构件。
根据上述方式，能够将多个蓄电元件紧凑地容纳在保持构件内。在紧凑地容纳蓄电元件时，热量容易蓄积在保持构件的内侧，因此本方式在这样的结构中是特别有效的。
所述保持构件具有将所述第一腔体列与所述第二腔体列之间分隔开的列间分隔壁，所述列间分隔壁具有将所述第一腔体列与所述第二腔体列连通的列间开口部。
根据上述方式，空气能够在构成第一腔体列的腔体与构成第二腔体列的腔体之间流通，因此能够进一步抑制保持构件的内部局部地达到高温。
所述保持构件具有将在排列方向上排列的所述多个腔体之间分隔开的层间分隔壁，所述层间分隔壁具有贯通所述层间分隔壁的层间开口部。
根据上述方式，空气能够在排列方向上排列的多个腔体间流通，因此能够进一步抑制保持构件的内部局部地达到高温。
在所述多个腔体各自的内壁形成有向内侧突出的肋部，所述多个蓄电元件在通过与所述肋部抵接而在与所述多个腔体的内壁之间具有间隙的状态下容纳在所述多个腔体的内部。
根据上述方式，空气能够在形成于蓄电元件的外表面与腔体的内壁之间的间隙内流通。其结果是，从外壁开口部流入保持构件内的空气与蓄电元件的外表面较宽范围地接触，从而能够切实地冷却蓄电元件。
发明效果
根据本发明，能够提高蓄电模块的散热性。
附图说明
图1是表示实施方式1的蓄电模块的立体图。
图2是表示蓄电模块的分解立体图。
图3是表示第一盖体的立体图。
图4是表示保持构件的立体图。
图5是表示蓄电模块的俯视图。
图6是表示蓄电模块的仰视图。
图7是图14中的VII-VII线剖视图。
图8是表示蓄电模块的后侧视图。
图9是表示蓄电模块的前侧视图。
图10是表示蓄电模块的右侧视图。
图11是表示保持构件的右侧视图。
图12是表示保持构件的俯视图。
图13是表示保持构件的仰视图。
图14是表示保持构件的前侧视图。
图15是图13中的XV-XV线剖视图。
图16是表示实施方式2的蓄电模块的保持构件的剖视图。
具体实施方式
＜实施方式1＞
参照图1～图15来说明本发明的实施方式1。本实施方式是具有多个蓄电元件10的蓄电模块11。本实施方式的蓄电模块11能够用作汽车、电动汽车或者混合动力汽车等车辆(未图示)的电源或者辅助电源。在以下的说明中，将X方向设为右方，将Y方向设为前方，将Z方向设为上方。
此外，上述方向是为了便于说明实施方式而使用的，本实施方式的蓄电模块11能够根据需要而以任意的姿势安装于车辆。
(保持构件12)
如图1以及图2所示，蓄电模块11形成为与前后方向以及左右方向相比在上下方向上较薄的扁平的立方体形状。蓄电模块11具有在前后方向上开口的合成树脂制的保持构件12。保持构件12的前侧的开口通过安装合成树脂制的第一盖体13而封闭。第一盖体13与保持构件12通过形成于保持构件12的前侧的开口端部的锁定部14与形成于第一盖体13的锁定接受部15弹性地卡合而组装。电路基板16通过螺栓18固定于第一盖体13的前表面。
另外，保持构件12的后侧的开口通过安装合成树脂制的第二盖体17而封闭。第二盖体17与保持构件12通过形成于保持构件12的前侧的开口端部的锁定部14与形成于第二盖体17的锁定接受部15弹性地卡合而组装。电路基板16通过螺栓18固定于第二盖体17的后表面。
在安装于第一盖体13的电路基板16和安装于第二盖体17的电路基板16形成有用于判断多个蓄电元件10的状态(例如，电压、电流、温度等)的电路。
如图4所示，在保持构件12形成有用于容纳多个蓄电元件10的多个腔体19。在保持构件12的前侧形成有向前方开口且在上下方向(相当于排列方向)上排列成两层的第一腔体列20。第一腔体列20的腔体19向前方开口。
在保持构件12的后侧形成有向后方开口且在上下方向(相当于排列方向)上排列成两层的第二腔体列21。第二腔体列21的腔体19向后方开口。
第一腔体列20和第二腔体列21形成于在与上下方向交叉的方向上错开的位置。在本实施方式中，第一腔体列20与第二腔体列21形成为在前后方向上错开。
在保持构件12形成有在第一腔体列20中将在上下方向上排列的两个腔体19之间分隔开的层间分隔壁22。另外，在保持构件12也形成有在第二腔体列21中将在上下方向上排列的两个腔体19之间分隔开的层间分隔壁22。
另外，在保持构件12形成有将构成第一腔体列20的腔体19与构成第二腔体列21的腔体19之间分隔开的列间分隔壁23。
(蓄电元件10)
如图2所示，在各个腔体19内容纳有蓄电元件10。蓄电元件10形成为与前后方向以及左右方向相比在上下方向上较薄的扁平的立方体形状。蓄电元件10具有由正极端子以及负极端子构成的一对电极端子24突出形成的电极面25、位于与该电极面25相反一侧的底面26、朝向上下方向的一对长侧面27以及朝向左右方向的一对短侧面28。
配置于构成第一腔体列20的腔体19内的蓄电元件10以电极面25朝向前方的姿势配置。另外，配置于构成第二腔体列21的腔体19内的蓄电元件10以电极面25朝向后方的姿势配置。这样一来，配置于第一腔体列20的腔体19内的蓄电元件10的电极面25与配置于第二腔体列21的腔体19内的蓄电元件10的电极面25朝向相反方向。另外，配置于第一腔体列20的腔体19内的蓄电元件10的底面26与配置于第二腔体列21的腔体19内的蓄电元件10的底面26相对。
作为本实施方式的蓄电元件10，例如能够使用锂离子电容器。另外，作为蓄电元件10，也能够使用锂离子二次电池。另外，作为蓄电元件10，除上述以外，还能够根据需要使用双电荷层电容器、镍氢二次电池等任意的蓄电元件。
电极端子24从电极面25突出地形成。电极端子24由金属制成，在表面形成有螺纹牙。上下相邻的蓄电元件10的电极端子24彼此以插通到形成于第一母线29的贯通孔30内的状态由螺母31螺纹紧固，从而进行电连接。
另外，如图5所示，配置于第一腔体列20的腔体19内的蓄电元件10的电极端子24与配置于第二腔体列21的腔体19内的蓄电元件10的电极端子24由第二母线32电连接。第二母线32以沿着保持构件12的上表面的方式配置，将保持构件12的前表面侧的电极端子24与后表面侧的电极端子24连接。电极端子24与第二母线32通过将电极端子24插通到形成于第二母线32的贯通孔33内并利用螺母31螺纹紧固而进行电连接。
如图8以及图9所示，在第一腔体列20侧的蓄电元件10的电极端子24和第二腔体列21侧的蓄电元件10的电极端子24分别安装有用于与外部设备(未图示)电连接的输出母线34。电极端子24与输出母线34通过将电极端子24插通到形成于输出母线34的贯通孔35内并利用螺母31螺纹紧固而进行电连接。
如图3所示，在第一盖体13形成有在前后方向上贯通第一盖体13的三个窗部44。在该窗部44内容纳有第一母线29、第二母线32中的与电极端子24连接的部分以及输出母线34中的与电极端子24连接的部分。另外，在第二盖体17也同样形成有窗部44。
(散热构造)
如图4所示，在保持构件12的外壁上，在保持构件12的上表面(长侧面38)、下表面(长侧面38)、右侧面(短侧面37)以及左侧面(短侧面37)形成有将腔体19与外部连通的外壁开口部36。换句话说，外壁开口部36贯通保持构件12的外壁而形成。如图5以及图6所示，在腔体19内容纳有蓄电元件10的状态下，蓄电元件10的外表面从外壁开口部36露出到保持构件12的外部。空气能够从外壁开口部36流入腔体19内。另外，空气也能够从腔体19内穿过外壁开口部36而流出。
在保持构件12的外壁中的朝向左右方向的各短侧面37形成有在前后方向上排列且形成为长方形的两个外壁开口部36A。各外壁开口部36A分别形成于与第一腔体列20和第二腔体列21对应的位置。
在保持构件12的外壁中的各长侧面38形成有在左右方向上排列且形成为长方形的两个外壁开口部36B。各外壁开口部36B在保持构件12的长侧面38分别跨第一腔体列20以及第二腔体列21地形成。
如图7、图11、图14以及图15所示，在腔体19的内壁向内侧突出形成有多个肋部39。肋部39沿前后方向延伸形成。由此，能够减少在腔体19内容纳蓄电元件10时所需的力。肋部39形成于保持构件12的长侧面38的内侧的壁面和层间分隔壁22的壁面。在各个壁面上，三个肋部39以在左右方向上隔开间隔地排列的方式形成于靠近列间分隔壁23的位置。
进而，如图12以及图13所示，在列间分隔壁23的靠近左右方向上的两端部的位置形成有凹部40。在形成有该凹部40的部分，在列间分隔壁23与蓄电元件10的底面26之间形成有间隙41B。
如图10所示，在腔体19的内部容纳有蓄电元件10的状态下，蓄电元件10的外表面与肋部39抵接，从而在蓄电元件10的外表面与腔体19的内壁之间形成有间隙41A。从外壁开口部36流入的空气、将要从外壁开口部36流出的空气能够在该间隙41A之中流动。由此，蓄电元件10的外表面通过流通的空气而冷却。
在层间分隔壁22以贯通层间分隔壁22的方式形成有将在上下方向上排列的腔体19间连通的层间开口部42。由此，空气能够在上下方向上排列的腔体19间流通。各层间分隔壁22具有在左右方向上排列的两个层间开口部42。
层间开口部42的开口边缘与形成于保持构件12的短侧面37(右侧面以及左侧面)的外壁开口部36A相对。由此，从外壁开口部36A流入的空气能够切实地流入各腔体19内。另外，流入各腔体19内的空气能够切实地从外壁开口部36A向外部流出。
在列间分隔壁23形成有将构成第一腔体列20的腔体19与构成第二腔体列21的腔体19连通的列间开口部43。通过该列间开口部43，空气能够在构成第一腔体列20的腔体19与构成第二腔体列21的腔体19之间流出或流入。列间分隔壁23具有在上下方向上排列的两个列间开口部43。列间开口部43形成为在左右方向上细长的形状。
(本实施方式的作用、效果)
接着，说明本实施方式的作用、效果。本实施方式的蓄电模块11具备多个蓄电元件10以及保持构件12，保持构件12由容纳多个蓄电元件10的各蓄电元件的多个腔体19排列而形成，保持构件12的外壁具有与多个腔体19的各腔体连通的外壁开口部36，容纳在多个腔体19内的多个蓄电元件10的外表面从外壁开口部36露出到保持构件12的外部，保持构件12具有多个腔体19中的在排列方向上排列成两层的第一腔体列20以及多个腔体19中的在沿与排列方向交叉的方向错开的位置处在排列方向上排列成两层的第二腔体列21。
外部的空气从形成于保持构件12的外壁的外壁开口部36流入保持构件12的内部。由于蓄电元件10的外表面在外壁开口部36露出，因此蓄电元件10的外表面通过从外壁开口部36流入的空气而切实地冷却。由此，能够抑制蓄电元件10达到高温。这样一来，根据本实施方式，能够提高蓄电模块11的散热性。
另一方面，在保持构件12的内部，由于蓄电元件10的发热而被加热的空气能够从外壁开口部36向保持构件12的外部流出。由此，能够抑制保持构件12的内部局部地达到高温。
另外，在第一腔体列20以及第二腔体列21中，腔体19排列成两层。由此，成为两个蓄电元件10在上下方向上排列的配置。而且，由于蓄电元件10的外表面从外壁开口部36与保持构件12的外部相对，因此不存在成为被夹在多个蓄电元件10之间而导致热量蓄积的配置的蓄电元件10。其结果是，能够抑制蓄电元件10达到高温。
另外，多个蓄电元件10被容纳在第一腔体列20的腔体19和第二腔体列21的腔体19的内部。由此，能够以提高了散热性的状态将四个蓄电元件10容纳在保持构件12中。其结果是，在要求比较高的电压的情况下将蓄电元件10串联连接即可，另外，在要求比较长的寿命的情况下将蓄电元件10并联连接即可，另外，能够根据要求的条件来形成为以组合串联连接与并联连接的方式将多个蓄电元件10电连接的结构。
另外，根据本实施方式，多个蓄电元件10各自具有形成有一对电极端子24的电极面25，以容纳在第一腔体列20的多个蓄电元件10的电极面25与容纳在第二腔体列21的多个蓄电元件10的电极面25彼此朝向相反方向的姿势将多个蓄电元件10配置于保持构件12。
由此，能够将多个蓄电元件10紧凑地容纳在保持构件12内。在紧凑地容纳蓄电元件10时，热量容易蓄积在保持构件12的内侧，因此本结构在这样的结构中是特别有效的。
根据本实施方式，保持构件12具有将第一腔体列20与第二腔体列21之间分隔开的列间分隔壁23，列间分隔壁23具有将第一腔体列20与第二腔体列21连通的列间开口部43。
由此，空气能够在构成第一腔体列20的腔体19与构成第二腔体列21的腔体19之间流通，因此能够进一步抑制保持构件12的内部局部地达到高温。
根据本实施方式，保持构件12具有将在排列方向上排列的多个腔体19之间分隔开的层间分隔壁22，层间分隔壁22具有贯通层间分隔壁22的层间开口部42。
由此，空气能够在排列方向上排列的多个腔体19之间流通，因此能够进一步抑制保持构件12的内部局部地达到高温。
根据本实施方式，在多个腔体19各自的内壁形成有向内侧突出的肋部39，多个蓄电元件10在通过与肋部39抵接而在与多个腔体19的内壁之间具有间隙41A的状态下容纳在多个腔体19的内部。
由此，空气能够在形成于蓄电元件10的外表面与腔体19的内壁之间的间隙41A流通。其结果是，从外壁开口部36流入保持构件12内的空气较宽范围地与蓄电元件10的外表面接触，从而能够切实地冷却蓄电元件10。
＜实施方式2＞
接下来，参照图16来说明本发明的实施方式2的蓄电模块50。在本实施方式中，多个腔体51在上下方向上排列成三层而形成。由此，三个蓄电元件10在上下方向上排列配置。由于除上述以外的结构与实施方式1大致相同，因此对于相同的构件标记相同的标号，省略重复的说明。
本实施方式的蓄电模块50具备多个蓄电元件10以及保持构件52，该保持构件52由容纳多个蓄电元件10的各蓄电元件的多个腔体51排列而形成，保持构件52的外壁具有与多个腔体51的各腔体连通的外壁开口部36A、36B，容纳在多个腔体51内的多个蓄电元件10的外表面从外壁开口部36A、36B露出到保持构件52的外部，保持构件52具有多个腔体51在上下方向(相当于排列方向)上排列成三层的腔体列54。
根据本实施方式，在一个腔体列54中，三个腔体51在上下方向上排列。因此，与在上下方向上配置于上侧以及下侧的蓄电元件10相比，在上下方向上配置于中央的蓄电元件10更容易蓄积热量。
因此，在本实施方式中，蓄电元件10的外表面从外壁开口部36A、36B露出，因此配置于上侧以及下侧的蓄电元件10由从外壁开口部36A、36B流入保持构件52的内部的空气冷却。因此，在上下方向上配置于中央的蓄电元件10所产生的热量经由配置于上侧的蓄电元件10以及配置于下侧的蓄电元件10而朝向保持构件52的外部扩散。其结果是，能够抑制配置于上下方向上的中央的蓄电元件10局部地达到高温。
＜其他实施方式＞
本发明并不限定于通过上述记述以及附图来说明的实施方式，例如，以下这样的实施方式也包含在本发明的技术范围内。
(1)在本实施方式中，容纳于第一腔体列20的蓄电元件10的电极面25与容纳于第二腔体列21的蓄电元件10的电极面25形成为彼此朝向相反方向的姿势，但并不限于此，也能够根据需要而将容纳于第一腔体列20的蓄电元件10的电极面25与容纳于第二腔体列21的蓄电元件10的电极面25形成为朝向任意的方向。
(2)在本实施方式中，形成为列间分隔壁23具有列间开口部43的结构，但并不限于此，也可以将列间分隔壁23形成为不具有列间开口部43的结构。
(3)在本实施方式中，形成为层间分隔壁22具有层间开口部42的结构，但并不限于此，也可以将层间分隔壁22形成为不具有层间开口部42的结构。
(4)在本实施方式中，形成为在腔体19的内壁形成有肋部39的结构，但是也可以省略肋部39。
(5)在各腔体列中，腔体也可以排列成三层以上。
(6)保持构件12也可以形成为具有三个以上的腔体列的结构。
(7)多个蓄电元件10可以形成为串联连接，另外，也可以形成为并联连接，另外，还可以形成为串联连接与并联连接混合的结构。
标号说明
10：蓄电元件；
11、50：蓄电模块；
12、52：保持构件；
19、51：腔体；
20：第一腔体列；
21：第二腔体列；
22：层间分隔壁；
23：列间分隔壁；
24：电极端子；
25：电极面；
36、53：外壁开口部；
39：肋部；
41A：间隙；
42：层间开口部；
43：列间开口部；
54：腔体列。

Claims (3)

1.一种蓄电模块，包括：
多个蓄电元件；以及
保持构件，由容纳所述多个蓄电元件的各蓄电元件的多个腔体排列而形成，
所述保持构件的外壁具有将所述多个腔体的各腔体与外部连通的外壁开口部，容纳在所述多个腔体内的所述多个蓄电元件的外表面从所述外壁开口部自所述外壁露出，
所述保持构件具有所述多个腔体中的在排列方向上排列成两层的第一腔体列以及所述多个腔体中的在沿与所述排列方向交叉的方向错开的位置处在所述排列方向上排列成两层的第二腔体列，
所述保持构件还具有将所述第一腔体列与所述第二腔体列之间分隔开的列间分隔壁以及将在所述排列方向上排列的所述多个腔体之间分隔开的层间分隔壁，
所述多个蓄电元件分别具有形成有一对电极端子的电极面，
所述多个蓄电元件以容纳在所述第一腔体列的所述多个蓄电元件的所述电极面与容纳在所述第二腔体列的所述多个蓄电元件的所述电极面彼此朝向相反方向的状态配置于所述保持构件，
配置于所述第一腔体列的蓄电元件的电极端子与配置于所述第二腔体列的蓄电元件的电极端子由母线电连接，
所述层间分隔壁具有贯通所述层间分隔壁的层间开口部，
所述列间分隔壁具有贯通所述层间开口部的部分，所述列间分隔壁中的贯通所述层间开口部的部分具有在与所述蓄电元件之间形成间隙的凹部，所述凹部从所述外壁开口部露出到所述保持构件的外部。
2.根据权利要求1所述的蓄电模块，其中，
所述列间分隔壁具有将所述第一腔体列与所述第二腔体列连通的列间开口部。
3.根据权利要求1或2所述的蓄电模块，其中，
在所述多个腔体各自的内壁形成有向内侧突出的肋部，
所述多个蓄电元件在通过与所述肋部抵接而在与所述多个腔体的内壁之间具有间隙的状态下容纳在所述多个腔体的内部。
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