JP2007066771A - 組電池 - Google Patents

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Abstract

【課題】ホルダーケースに収納している複数の電池モジュールの温度差を少なくして、電池モジュールを均一に冷却する。
【解決手段】組電池は、電池モジュール１を３段以上に並べて収納しているホルダーケース２に冷却風を送風して電池モジュール１を冷却する。ホルダーケース２は、一対の対向壁４の流入側と排出側を、流入壁５と排出壁６で閉塞して閉鎖室７を形成し、閉鎖室７に電池モジュール１を収納している。流入壁５は、冷却風の流入口８を両側に開口して、流入口８から内部に流入する冷却風を電池モジュール１と対向壁４との間に送風している。排出壁６は、冷却風を排出する排出口９を中央部に開口して、電池モジュール１の表面に沿って送風される冷却風を中央部から外部に送風している。さらに、対向壁４は、隣接する電池モジュール１間に突出する凸条１０を有しており、この凸条１０の内面への突出高さを、風上よりも風下で高くしている。
【選択図】図３

Description

本発明は、素電池を直列もしくは並列に多数個連結した組電池に関し、とくに、主として自動車を走行させるモーターを駆動する電源装置に使用される組電池に関する。
電気自動車や、内燃機関とモーターの両方で走行されるハイブリッドカー等の電動車両は、走行用モーターに電力を供給する電源として、素電池を多数個接続した組電池を使用する。
この種の用途に使用される組電池は、大出力のモーターに電力を供給するために出力電圧を高くしている。このため、多数の素電池を直列に接続してこれをホルダーケースに収納している。たとえば、現在市販されているハイブリッドカーに搭載される組電池は、数百個の素電池を直列に接続して、出力電圧を数百Ｖと高くしている。この組電池は、５〜６個の素電池を直列に接続して電池モジュールとし、多数の電池モジュールをホルダーケースに収納している。
ハイブリッドカー等の電動車両に搭載される組電池は、自動車を急加速するときに大電流放電してモーターを加速し、また、減速するときや坂道を下るときには回生ブレーキによって大電流で充電される。このため、電池が相当に高温になることがある。また、夏期の暑い環境でも使用されるので、電池温度はさらに高温になる。したがって、多数の電池をホルダーケースに収納する組電池は、内蔵している各々の電池を効率よく、しかも均一に冷却することが大切である。冷却する電池に温度差ができると種々の弊害が発生する。たとえば、温度が高くなった電池は劣化して満充電できる実質充電容量が小さくなる。実質充電容量の低下した電池が直列接続されて同じ電流で充放電されると、過充電となり、あるいは過放電になりやすくなる。満充電できる容量と完全に放電できる容量が小さくなっているからである。電池は、過充電と過放電によって著しく特性が低下する。このため、実質充電容量の小さくなった電池は加速度的に劣化する。とくに、この電池の温度が高温になれば、電池の劣化はさらに大きくなる。このことから、多数の電池をホルダーケースに収納する組電池は、全ての電池を温度むらが発生しないように均一に冷却することが大切である。
このことを実現するために、種々の構造が開発されている。（特許文献１ないし３参照）
特開２００１−３１３０９０号公報 特開２００２−５０４１２号公報 特開平１１−３２９５１８号公報
特許文献１と２の組電池は、本出願人が先に開発したものである。この組電池は、複数本の素電池を直線状に接続した電池モジュールを平行な姿勢としてホルダーケースに収納する。ホルダーケースの内部には、電池モジュールに交差するように冷却風を強制送風して、電池モジュールを冷却する。電池モジュールは、冷却風の送風方向に２段に配設している。さらに、この組電池は、複数のホルダーケースを並べて外ケースに収納している。この組電池は、外ケースに収納するホルダーケースの数で、出力電圧を調整できる。さらにまた、各々のホルダーケースは、収納する電池モジュールとの間に送風隙間を設けている。送風隙間は冷却風を送風して、電池モジュールが冷却される。また、各々の電池モジュールを均一に冷却するために、送風方向に並べて収納する電池モジュールの間には、冷却風の流れをコントロールする部材を配設している。
この構造の組電池は、ホルダーケースに収納する２段の電池モジュールを均一に冷却できる。しかしながら、全体の設置面積を小さくするために、ホルダーケースに３段以上に電池モジュールを収納すると、各々の電池モジュールを均一に冷却できなくなる。
特許文献３は、ホルダーケースに３段以上に電池モジュールを収納する組電池を記載する。この組電池は、複数の電池モジュールを平行な姿勢として、冷却風の送風方向に離して、ホルダーケースに多段に収納している。この組電池は、電池モジュールの間に冷却風を強制送風して、電池モジュールを冷却している。この冷却構造は、下流側の電池モジュールの冷却効率が上流側よりも低くなって高温になる。この欠点を解消するために、ホルダーケースの最上流位置に、ダミーの電池ユニット等の乱流促進体を設けて、ホルダーケース内に導入する冷却風の流れを乱すことで上流位置における電池モジュールを効率よく冷却している。また、ホルダーケースに、冷却風通流路の途中に冷却風を取り込む補助冷却風の取り入れ口を設けて、下流側での電池の冷却効率を高める構造としている。
この組電池は、乱流により、あるいは途中に流入させる冷却風で下流側の電池モジュールの冷却効果を向上できる。しかしながら、この構造によっては、全ての電池モジュールを均一な温度に冷却することができない。
本発明は、さらにこの欠点を解決することを目的に開発されたものである。本発明の重要な目的は、ホルダーケースに収納している複数の電池モジュールの温度差を少なくして、電池モジュールを均一に冷却できる組電池を提供することにある。
本発明の組電池は、前述の目的を達成するために以下の構成を備える。
組電池は、素電池を直線状に連結している電池モジュール１に交差する方向に冷却風を送風して電池モジュール１を冷却すると共に、冷却風を送風する方向に３本以上の電池モジュール１を３段以上に並べてホルダーケース２に収納している。ホルダーケース２は、一対の対向壁４の内側に３段以上に電池モジュール１を収納している。さらに、ホルダーケース２は、一対の対向壁４の流入側と排出側を、流入壁５と排出壁６で閉塞して、一対の対向壁４と流入壁５及び排出壁６でもって閉鎖室７を形成して、閉鎖室７に電池モジュール１を収納している。流入壁５は、冷却風を内部に送風する流入口８を両側に開口して、流入口８から内部に流入する冷却風を電池モジュール１と対向壁４との間に送風している。排出壁６は、内部の冷却風を外部に排出する排出口９を中央部に開口して、電池モジュール１の表面に沿って送風される冷却風を中央部から外部に送風している。さらに、対向壁４は、隣接して配設している電池モジュール１間に突出する凸条１０を有しており、この凸条１０の内面への突出高さを、風上よりも風下で高くしている。
本発明の組電池は、閉鎖室７に、送風方向に向かって、第１の電池モジュール１Ａと第２の電池モジュール１Ｂと第３の電池モジュール１Ｃを３段に並べて収納し、対向壁４は、第１の電池モジュール１Ａと第２の電池モジュール１Ｂとの間に第１の凸条１０Ａを設けて、第２の電池モジュール１Ｂと第３の電池モジュール１Ｃとの間に第２の凸条１０Ｂを設けて、第２の凸条１０Ｂを第１の凸条１０Ａよりも高くすることができる。
本発明の組電池は、閉鎖室４７に、送風方向に向かって、第１の電池モジュール４１Ａと第２の電池モジュール４１Ｂと第３の電池モジュール４１Ｃを３段に並べて収納し、対向壁４４は、第１の電池モジュール４１Ａと第２の電池モジュール４１Ｂとの間に凸条を設けることなく、第２の電池モジュール４１Ｂと第３の電池モジュール４１Ｃとの間に第２の凸条４１０Ｂを設けることができる。
本発明の組電池は、対向壁４の第２の凸条１０Ｂの両側面を、対向する電池モジュール１の表面に沿う湾曲面とすることができる。
本発明の組電池は、排出壁６と対向壁４との境界部分の内側内面に隅角閉塞部１２を設けて、隅角閉塞部１２は、電池モジュール１との対向面を、電池モジュール１の表面に沿う形状として、電池モジュール１との間に送風隙間１１を設けることができる。
本発明の組電池は、第１の電池モジュール１Ａと対向壁４との間に、第１の電池モジュール１Ａが対向壁４の内面に接近する第１の送風隙間１１Ａを設けて、第２の電池モジュール１Ｂと第２の凸条１０Ｂとの間には、第２の電池モジュール１Ｂが第２の凸条１０Ｂに接近する第２の送風隙間１１Ｂを設けて、さらに、排出壁６と対向壁４との境界部分の内側内面に隅角閉塞部１２を設けると共に、第３の電池モジュール１Ｃと第２の凸条１０Ｂ及び隅角閉塞部１２との間には、第３の電池モジュール１Ｃが第２の凸条１０Ｂと隅角閉塞部１２に接近する第３の送風隙間１１Ｃを設けることができる。この組電池は、第２の送風隙間１１Ｂの幅を、電池モジュール１の全周の１／２周よりも狭くし、第３の送風隙間１１Ｃは、第２の送風隙間１１Ｂよりも広く、かつ電池モジュール１の全周よりも狭くすることができる。
本発明の組電池は、流入壁５の内面を、両側から中央に向かって上り勾配に傾斜することができる。
本発明の組電池は、ホルダーケースに収納している複数の電池モジュールの温度差を少なくして、電池モジュールを均一に冷却できる特長がある。それは、本発明の組電池が、一対の対向壁の流入側と排出側を流入壁と排出壁で閉塞して閉鎖室を形成してなるホルダーケースに、３段以上に並べて電池モジュールを収納しており、冷却風の流入口を流入壁の両側に開口して、冷却風を電池モジュールと対向壁との間に送風すると共に、外部への排出口を排出壁の中央部に開口して、電池モジュールの表面に沿って送風される冷却風を排出壁の中央部から外部に送風しており、さらに、対向壁に、隣接する電池モジュールの間に突出する凸条を設けると共に、この凸条の内面への突出高さを、風上よりも風下で高くしているからである。
この構造の組電池は、流入壁の両側に開口した流入口から冷却風を流入させて電池モジュールと対向壁との間に送風するので、冷却風が流入側の電池モジュールを他の電池モジュールよりも過冷却するのを防止できると共に、電池モジュールの表面に沿って送風される冷却風を、排出壁の中央部に開口した排出口から外部に送風するので、排出側の電池モジュールを効率よく冷却できる。さらに、この組電池は、隣接する電池モジュールの間に設ける凸条の突出高さを、風上より風下で高くするので、電池モジュールとの間にできる送風隙間が風下側で狭くなり、また、送風隙間の面積も風下側で広くなる。したがって、この組電池は、電池モジュールの熱を奪って温度が上昇する冷却風の流速を風下側で速くして、また、送風される冷却風との接触面積を風下側で大きくして、風下側における熱交換量を大きくできる。以上のように、本発明の組電池は、ホルダーケースに３段以上に収納している複数の電池モジュールの温度差を少なくして、全体の電池モジュールを均一に冷却できる。
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。ただし、以下に示す実施例は、本発明の技術思想を具体化するための組電池を例示するものであって、本発明は組電池を以下のものに特定しない。
さらに、この明細書は、特許請求の範囲を理解しやすいように、実施例に示される部材に対応する番号を、「特許請求の範囲」および「課題を解決するための手段の欄」に示される部材に付記している。ただ、特許請求の範囲に示される部材を、実施例の部材に特定するものでは決してない。
図１に示す組電池は、複数のホルダーケース２を直線状に連結して外ケース３に収納している。ホルダーケース２は、複数の電池モジュール１を収納している。電池モジュール１は、複数の素電池を直列に接続して直線状に連結したものである。各々のホルダーケース２に収納している複数の電池モジュール１は、互いに直列に接続している。ただ、ホルダーケースの電池モジュールは、直列と並列に接続することもできる。
図の組電池は、外ケース３とホルダーケース２との間に、ホルダーケース２に冷却風を供給する流入側の送風ダクト１３と、ホルダーケース２内の冷却風を排気する排出側の送風ダクト１４を設けている。この組電池は、冷却風を、流入側の送風ダクト１３→ホルダーケース２内→排出側の送風ダクト１４に流して、ホルダーケース２の内部を通過するときに電池モジュール１を冷却する。
図１の組電池は、ホルダーケース２の上方に流入側の送風ダクト１３を設け、ホルダーケース２の下方に排出側の送風ダクト１４を設けている。組電池は、図１の状態から上下を反転して配置することもできる。上下反転して配置する組電池は、下から上に冷却風を送風して、ホルダーケース内の電池モジュールを冷却する。下から上に冷却風を送風するホルダーケースは、スムーズに冷却風を流すことができる。
図１に示すように、複数のホルダーケース２を並べて外ケース３に収納する組電池は、収納するホルダーケース２の個数を変更して、出力電圧を調整できる。外ケース３に収納するホルダーケース２の個数を多くして、直列に接続する電池数を多くして出力電圧を高くできるからである。ただ、本発明の組電池は、必ずしも複数のホルダーケースを連結して外ケースに収納する必要はなく、たとえば図２に示すように、ひとつのホルダーケース２２を隔壁２１５で複数の閉鎖室２７に区画して、各々の閉鎖室２７に３段以上に電池モジュール２１を収納することもできる。
図１と図２の組電池の外ケース３、２３は、複数のホルダーケース２を並べて固定し、あるいはひとつのホルダーケース２２を固定している下ケース３Ａ、２３Ａと、ホルダーケース２、２２の上面に固定している上ケース３Ｂ、２３Ｂとを備える。
下ケース３Ａ、２３Ａは、ホルダーケース２、２２を固定するフレームである。この下ケース３Ａ、２３Ａは、両側に沿って凸条（図示せず）を設けて、凸条にホルダーケース２、２２の両端部を載せて固定して、ホルダーケース２、２２との間に排出側の送風ダクト１４、２１４を設けている。この下ケース３Ａ、２３Ａは、凸条の高さで排出側の送風ダクト１４、２１４の上下幅を調整する。図示しないが、ホルダーケースと下ケースとの間に排出側の送風ダクトを設ける組電池は、凸条の高さを、冷却風の流れる方向に向かって次第に高くして、冷却風が流れる方向に排出側の送風ダクトを広くすることができる。
上ケース３Ｂ、２３Ｂは、ホルダーケース２、２２の上面を覆うカバーで、ホルダーケース２、２２との間に流入側の送風ダクト１３、２１３を設けている。この組電池は、図示しないが、上ケースとホルダーケースとの間隔を、冷却風の流れる方向に向かって次第に狭くして、冷却風が流れる方向に流入側の送風ダクトを狭くすることができる。
図示しないが、電池モジュールの両端面に位置するエンドプレートを、ホルダーケースに固定する。エンドプレートは、プラスチック等の絶縁材で成形されて、電池モジュールの両端に設けている電極端子に固定されるバスバーを定位置に連結している。バスバーは隣接する電池モジュールを直列に接続する金属板である。エンドプレートは、バスバーをネジ止して電池モジュールに固定されて、ホルダーケースの定位置に固定される。
ホルダーケースは、図３ないし図９に示すように、電池モジュールを平行な姿勢で、冷却風の送風方向（図において上下方向）に３段以上に並べて収納している。ここで、図３は、図１に示す組電池のホルダーケース２を示しており、図８は、図２に示す組電池のホルダーケース２２を示している。さらに、図４ないし図７、及び図９に示すホルダーケースは、他の実施例のホルダーケースを示している。なお、図４ないし図９に示す実施例において、図３に示す実施例と同じ構成要素については、上１桁を除く下桁に、図３の実施例と同符号を付して、その詳細な説明を省略する。
電池モジュール１、２１、４１、５１、６１、７１、９１は、複数の素電池を直列に直線状に連結している。電池モジュール１、２１、４１、５１、６１、７１、９１は、たとえば５〜６個の素電池を直線状に連結している。ただ、電池モジュールは、４個以下、あるいは７個以上の素電池を連結することもできる。素電池はニッケル水素電池である。ただ、素電池はリチウムイオン二次電池やニッケルカドミウム電池等の他の二次電池とすることもできる。図の電池モジュール１、２１、４１、５１、６１、７１、９１は、円筒型電池を直線状に連結して円柱状としている。
図３ないし図７に示すホルダーケース２、４２、５２、６２、７２は、一対の対向壁４、４４、５４、６４、７４の内側に３段以上に電池モジュール１、４１、５１、６１、７１を収納すると共に、一対の対向壁４、４４、５４、６４、７４の流入側と排出側を、流入壁５、４５、５５、６５、７５、と排出壁６、４６、５６、６６、７６で閉塞して、一対の対向壁４、４４、５４、６４、７４と流入壁５、４５、５５、６５、７５、及び排出壁６、４６、５６、６６、７６でもって閉鎖室７、４７、５７、６７、７７を形成して、閉鎖室７、４７、５７、６７、７７に電池モジュール１、４１、５１、６１、７１を収納している。
図８と図９に示すホルダーケース２２、９２は、内部を隔壁２１５、９１５で複数の閉鎖室２７、９７に区画して、各々の閉鎖室２７、９７に３段に電池モジュール２１、９１を収納している。図８のホルダーケース２２は、図２に示すように、ひとつのホルダーケース２２の内部を隔壁２１５で複数の閉鎖室２７に区画している。また、図９のホルダーケース９２は、内部を隔壁９１５で２つの閉鎖室９７に区画すると共に、複数のホルダーケース９２を直線状に並べて連結している。これらのホルダーケース２２、９２は、側壁２１６、９１６と隔壁２１５、９１５とを対向壁２４、９４として、一対の対向壁２４、９４の流入側と排出側を、流入壁２５、９５と排出壁２６、９６で閉塞して閉鎖室２７、９７を形成している。
図３、図４、図８及び図９に示すホルダーケース２、４２、２２、９２は、一対の対向壁４、４４、２４、９４の間に１列３段に電池モジュール１、４１、２１、９１を収納する。これ等のホルダーケース２、４２、２２、９１は、送風方向に向かって（図において上から下に向かって）、第１の電池モジュール１Ａ、４１Ａ、２１Ａ、９１Ａと、第２の電池モジュール１Ｂ、４１Ｂ、２１Ｂ、９１Ｂと、第３の電池モジュール１Ｃ、４１Ｃ、２１Ｃ、９１Ｃを３段に並べて収納している。図５ないし図７のホルダーケース５２、６２、７２は、４段に電池モジュール５１、６１、７１を収納している。このホルダーケース５２、６２、７２は、送風方向に向かって、第１の電池モジュール５１Ａ、６１Ａ、７１Ａと、第２の電池モジュール５１Ｂ、６１Ｂ、７１Ｂと、第３の電池モジュール５１Ｃ、６１Ｃ、７１Ｃと、第４の電池モジュール５１Ｄ、６１Ｄ、７１Ｄを４段に並べて収納している。
これ等の図に示すホルダーケース２、２２、４２、５２、６２、７２、９２は、収納している電池モジュール１、２１、４１、５１、６１、７１、９１に冷却風を送風するための流入口８、２８、４８、５８、６８、７８、９８と排出口９、２９、４９、５９、６９、７９、９９とを開口している。流入口８、２８、４８、５８、６８、７８、９８からホルダーケース２、２２、４２、５２、６２、７２、９２に流入される冷却風は、電池モジュール１、２１、４１、５１、６１、７１、９１を冷却して排出口９、２９、４９、５９、６９、７９、９９から排出される。
図のホルダーケース２、２２、４２、５３、６２、７２、９２は、流入口８、２８、４８、５８、６８、７８、９８を流入壁５、２５、４５、５５、６５、７５、９５に開口して、排出口９、２９、４９、５９、６９、７９、９９を排出壁６、２６、４６、５６、６６、７６、９６に開口している。流入口８、２８、４８、５８、６８、７８、９８は、流入壁５、２５、４５、５５、６５、７５、９５の両側に開口されて、内部に流入させる冷却風を、第１の電池モジュール１Ａ、２１Ａ、４１Ａ、５１Ａ、６１Ａ、７１Ａ、９１Ａと対向壁４、２４、４４、５４、６４、７４、９４との間に送風する。図の流入壁５、２５、４５、５５、６５、７５、９５は、対向壁４、２４、４４、５４、６４、７４、９４の内面の真上に流入口８、２８、４８、５８、６８、７８、９８を開口している。この流入口８、２８、４８、５８、６８、７８、９８は、対向壁４、２４、４４、５４、６４、７４、９４の内面に沿って冷却風を送風して、対向壁４、２４、４４、５４、６４、７４、９４と第１の電池モジュール１Ａ、２１Ａ、４１Ａ、５１Ａ、６１Ａ、７１Ａ、９１Ａとの間に冷却風を通過させる。
流入口８、２８、４８、５８、６８、７８、９８は、流入壁５、２５、４５、５５、６５、７５、９５の両側に開口されるが、必ずしも図に示すように対向壁４、２４、４４、５４、６４、７４、９４の内面の真上には特定しない。たとえば、対向壁の内面の真上から多少は中央に位置するように開口することもできる。ただ、流入口が流入壁の中央に開口されると、冷却風が第１の電池モジュールを他の電池モジュールよりも過冷却する弊害が発生する。第１の電池モジュール１Ａ、２１Ａ、４１Ａ、５１Ａ、６１Ａ、７１Ａ、９１Ａは、その両側部分にあって、対向壁４、２４、４４、５４、６４、７４、９４に接近する第１の送風隙間１１Ａ、２１１Ａ、４１１Ａ、５１１Ａ、６１１Ａ、７１１Ａ、９１１Ａでの熱交換量を大きくするが、他の部分での熱交換量を大きくしない。第１の電池モジュール１Ａ、２１Ａ、４１Ａ、５１Ａ、６１Ａ、７１Ａ、９１Ａを冷却する冷却風は、他の電池モジュールを冷却する冷却風よりも温度が低く、狭い送風隙間で効率よく電池モジュールを冷却する。
仮に、流入口が流入壁の中央に開口されると、流入口からホルダーケース内に流入した冷却風は、図において電池モジュールの上半分の表面に沿って流動して、電池モジュールを冷却する。第１の電池モジュール１Ａ、２１Ａ、４１Ａ、５１Ａ、６１Ａ、７１Ａ、９１Ａは、上面を冷却風で冷却することなく、両側にできる対向壁４、２４、４４、５４、６４、７４、９４との送風隙間でのみ冷却して、他の電池モジュールの冷却バランスを均一にする。このことを実現するために、流入口８、２８、４８、５８、６８、７８、９８は流入壁５、２５、４５、５５、６５、７５、９５の中央には開口されず、対向壁４、２４、４４、５４、６４、７４、９４の真上から中央に遍在して開口するとしても、流入口８、２８、４８、５８、６８、７８、９８の位置は、対向壁４、２４、４４、５４、６４、７４、９４の内面の真上と、流入壁５、２５、４５、５５、６５、７５、９５の中央の中間よりも外側に開口される。
さらに、図に示す流入壁５、２５、４５、５５、６５、７５、９５は、その内面を、両側から中央に向かって上り勾配に傾斜する形状としている。図のホルダーケース２、２２、４２、５２、６２、７２、９２は、上端に流入壁５、２５、４５、５５、６５、７５、９５を設けているので、下面である内面が、両側から中央に向かって下向きに傾斜する構造となっている。この形状の流入壁５、２５、４５、５５、６５、７５、９５は、自然放熱時には、放熱により暖められた空気が、中央部分から両側に向かって傾斜面に沿って対流する上昇気流を形成し、両側の流入口８、２８、４８、５８、６８、７８、９８からスムーズにして排気されるので、閉鎖室内７、２７、４７、５７、６７、７７、９７における熱対流を防止できる特長がある。
流入口８、２８、４８、５８、６８、７８、９８に対して、排出口９、２９、４９、５９、６９、７９、９９は、排出壁６、２６、４６、５６、６６、７６、９６の中央に沿って開口される。図３、図４、図８、及び図９のホルダーケース２、４２、２２、９２においては、閉鎖室７、４７、２７、９７から排出される冷却風を、第３の電池モジュール１Ｃ、４１Ｃ、２１Ｃ、９１Ｃの下部に沿って送風させて、第３の電池モジュール１Ｃ、４１Ｃ、２１Ｃ、９１Ｃを効率よく冷却し、図５ないし図７のホルダーケース５２、６２、７２においては、閉鎖室５７、６７、７７から排出される冷却風を、第４の電池モジュール５１Ｄ、６１Ｄ、７１Ｄの下部に沿って送風させて、第４の電池モジュール５１Ｄ、６１Ｄ、７１Ｄを効率よく冷却するためである。排出壁６、２６、４６、５６、６６、７６、９６の中央に開口される排出口９、２９、４９、５９、６９、７９、９９は、電池モジュールの両側に分流された冷却風を、第３の電池モジュール１Ｃ、２１Ｃ、４１Ｃ、９１Ｃまたは第４の電池モジュール５１Ｄ、６１Ｄ、７１Ｄの下半分に沿って送風し、排出壁６、２６、４６、５６、６６、７６、９６の中央部に集めて排出する。
さらに、図のホルダーケース２、２２、４２、５２、６２、７２、９２は、各段の電池モジュール１、２１、４１、５１、６１、７１、９１と対向壁４、２４、４４、５４、６４、７４、９４との間の送風隙間１１、２１１、４１１、５１１、６１１、７１１、９１１の送風状態をコントロールするために、対向壁４、２４、４４、５４、６４、７４、９４の内面に凸条１０、２１０、４１０、５１０、６１０、７１０、９１０を突出して設けている。凸条１０、２１０、４１０、５１０、６１０、７１０、９１０は、隣接して配設している電池モジュール１、２１、４１、５１、６１、７１、９１間に突出して設けられる。さらに、凸条１０、２１０、４１０、５１０、６１０、７１０、９１０の内面への突出高さは、風上よりも風下で高くして、風下の電池モジュール１、２１、４１、５１、６１、７１、９１の送風隙間１１、２１１、４１１、５１１、６１１、７１１、９１１の領域、すなわち電池モジュール１、２１、４１、５１、６１、７１、９１との接触面積を広くし、あるいは、送風隙間１１、２１１、４１１、５１１、６１１、７１１、９１１の間隔を狭くしている。
冷却風が電池モジュールを冷却する熱交換量は、冷却風と電池モジュールの温度差と、冷却風の流速と、送風される冷却風との接触面積で変化する。熱交換量は、冷却風と電池モジュールの温度差が少なくなると小さくなる。したがって、冷却風の温度が高くなって、電池モジュールの温度差が小さくなると、熱交換量は小さくなる。冷却風の温度は、風下になると電池モジュールの熱を奪って上昇する。したがって、風下の電池モジュールは、冷却風の温度が高くなって熱交換量が減少する。
冷却風の流速を速くして、送風される冷却風との接触面積を大きくして、熱交換量を大きくできる。凸条１０、２１０、４１０、５１０、６１０、７１０、９１０の突出高さは、電池モジュール１、２１、４１、５１、６１、７１、９１の表面に送風される冷却風の流速と接触面積を特定する。凸条の突出高さが高くなると、凸条が電池モジュールの表面に接近して、電池モジュールとの間にできる送風隙間を狭くする。また、突出高さの高い凸条は、電池モジュールとの間にできる送風隙間の面積も広くする。したがって、冷却風の温度が次第に高くなって、温度に起因する熱交換量の低下を、凸条１０、２１０、４１０、５１０、６１０、７１０、９１０で補正して、全体の電池モジュール１、２１、４１、５１、６１、７１、９１を均一に冷却する。
図３、図８、及び図９のホルダーケース２、２２、９２の対向壁４、２４、９４は、第１の電池モジュール１Ａ、２１Ａ、９１Ａと第２の電池モジュール１Ｂ、２１Ｂ、９１Ｂとの間に第１の凸条１０Ａ、２１０Ａ、９１０Ａを設け、第２の電池モジュール１Ｂ、２１Ｂ、９１Ｂと第３の電池モジュール１Ｃ、２１Ｃ、９１Ｃとの間に第２の凸条１０Ｂ、２１０Ｂ、９１０Ｂを設けている。第２の凸条１０Ｂ、２１０Ｂ、９１０Ｂは第１の凸条１０Ａ、２１０Ａ、９１０Ａよりも高く、第１の凸条１０Ａ、２１０Ａ、９１０Ａよりも電池モジュール１、２１、９１の表面に接近している。
さらに、図３、図４、図８、及び図９の対向壁４、４４、２４、９４は、第２の凸条１０Ｂ、４１０Ｂ、２１０Ｂ、９１０Ｂの両側面を、対向する電池モジュール１、４１、２１、９１の表面に沿う湾曲面としている。この凸条１０、４１０、２１０、９１０は、電池モジュール１、４１、２１、９１との間に均一な送風隙間１１、４１１、２１１、９１１を設けて、スムーズに冷却風を送風できる。また、図のホルダーケース２、４２、２２、９２は、排出壁６、４６、２６、９６と対向壁４、４４、２４、９４との境界部分の内側内面に隅角閉塞部１２、４１２、２１２、９１２を設けている。隅角閉塞部１２、４１２、２１２、９１２は、電池モジュール１、４１、２１、９１との対向面を、電池モジュール１、４１、２１、９１の表面に沿う形状としている。このように、排出側に隅角閉塞部１２、４１２、２１２、９１２を設けるホルダーケース２、４２、２２、９２は、電池モジュール１、４１、２１、９１の表面に沿って冷却風を送風し、排出口９、４９、２９、９９に集合させて外部に排気できる。このため、第３の電池モジュール１Ｃ、４１Ｃ、２１Ｃ、９１Ｃを効率よく冷却して、冷却風の温度上昇による熱交換量の減少を補正して、電池モジュール１、４１、２１、９１の温度差を少なくできる。
以上のホルダーケース２、４２、２２、９２は、第１の電池モジュール１Ａ、４１Ａ、２１Ａ、９１Ａには、両側部分にのみ第１の送風隙間１１Ａ、４１１Ａ、２１１Ａ、９１１Ａを設け、第２の電池モジュール１Ｂ、４１Ｂ、２１Ｂ、９１Ｂには、風下側の半分の部分に第２の送風隙間１１Ｂ、４１１Ｂ、２１１Ｂ、９１１Ｂを設け、第３の電池モジュール１Ｃには、風上側と風下側の両方の表面に第３の送風隙間１１Ｃ、４１１Ｃ、２１１Ｃ、９１１Ｃを設けて、第１の送風隙間１１Ａ、４１１Ａ、２１１Ａ、９１１Ａから第３の送風隙間１１Ｃ、４１１Ｃ、２１１Ｃ、９１１Ｃに向かって、冷却風が電池モジュール１、４１、２１、９１の表面に沿って送風される送風隙間１１、４１１、２１１、９１１の面積を広くしている。
さらに、図３、図８及び図９に示すホルダーケース２、２２、９２においては、第２の凸条１０Ｂ、２１０Ｂ、９１０Ｂを第１の凸条１０Ａ、２１０Ａ、９１０Ａよりも高くすることで、第３の送風隙間１１Ｃ、２１１Ｃ、９１１Ｃの間隔を第２の送風隙間１１Ｂ、２１１Ｂ、９１１Ｂの間隔よりも狭くして、第３の電池モジュール１Ｃ、２１Ｃ、９１Ｃの表面に沿って送風される冷却風の流速を、第２の電池モジュール１Ｂ、２１Ｂ、９１Ｂの表面を流れる冷却風の流速よりも速くしている。
ホルダーケースに３段に電池モジュールを収納する組電池は、図４に示すように、第１の電池モジュール４１Ａと第２の電池モジュール４１Ｂとの間に設ける第１の凸条を必ずしも設ける必要はない。それは、第２の電池モジュール４１Ｂの風下側の半分に、第２の凸条４１０Ｂで送風隙間を設けて冷却できるからである。ここに設ける第２の送風隙間４１１Ｂは、電池モジュール４１の両側に設ける第１の送風隙間４１１Ａよりも幅を広くして冷却風との接触面積を広くし、あるいは間隔を狭くし、また、第３の送風隙間４１１Ｃよりも幅を狭くして冷却風との接触面積を狭くし、あるいは間隔を広くして、第１の電池モジュール４１Ａと第２の電池モジュール４１Ｂと第３の電池モジュール４１Ｃを均一に冷却できるからである。
さらに、組電池は、４段以上の電池モジュールをホルダーケースに収納することもできる。図５の組電池は、ホルダーケース５２に送風方向に向かって、第１の電池モジュール５１Ａと、第２の電池モジュール５１Ｂと、第３の電池モジュール５１Ｃと、第４の電池モジュール５１Ｄを４段に配列する。この組電池は、第１の電池モジュール５１Ａと第２の電池モジュール５１Ｂの間に第１の凸条５１０Ａを、第２の電池モジュール５１Ｂと第３の電池モジュール５１Ｃの間に第２の凸条５１０Ｂを、第３の電池モジュール５１Ｃと第４の電池モジュール５１Ｄの間に第３の凸条５１０Ｃを設けて、排出側には隅角閉塞部５１２を設けている。この組電池は、第１の凸条５１０Ａから第３の凸条５１０Ｃに向かって突出高さを高くして、電池モジュール５１を均一に冷却する。すなわち、このホルダーケース５２は、第１の凸条５１０Ａから第３の凸条５１０Ｃに向かって突出高さを高くすることで、第１の送風隙間５１１Ａより第２の送風隙間５１１Ｂ、第２の送風隙間５１１Ｂより第３の送風隙間５１１Ｃ、さらには第３の送風隙間５１１Ｃより第４の送風隙間５１１Ｄの間隔を狭くして、電池モジュール５１の表面に沿って送風される冷却風の流速を、第１の電池モジュール５１Ｂから第４の電池モジュール５１Ｄに向かって速くしている。さらに、この組電池も、図６に示すように、第１の電池モジュール６１Ａと第２の電池モジュール６１Ｂの間に第１の凸条を設けない構造とすることができる。
また、組電池は、図７に示すように、対向壁７４の間隔を風下側で狭くなるようにして、風下側の電池モジュール７１の熱交換量を大きくし、第１の電池モジュール７１Ａと第２の電池モジュール７１Ｂの熱交換量を均一化することもできる。
本発明の一実施例にかかる組電池の断面斜視図である。 本発明の他の実施例にかかる組電池の断面斜視図である。 図１に示す組電池のホルダーケースの拡大端面図である。 ホルダーケースの他の一例を示す拡大端面図である。 ホルダーケースの他の一例を示す拡大端面図である。 ホルダーケースの他の一例を示す拡大端面図である。 ホルダーケースの他の一例を示す拡大端面図である。 図２に示す組電池のホルダーケースの拡大端面図である。 ホルダーケースの他の一例を示す拡大端面図である。
符号の説明
１、２１、４１、５１、６１、７１、９１…電池モジュール
１Ａ、２１Ａ、４１Ａ、５１Ａ、６１Ａ、７１Ａ、９１Ａ…第１の電池モジュール
１Ｂ、２１Ｂ、４１Ｂ、５１Ｂ、６１Ｂ、７１Ｂ、９１Ｂ…第２の電池モジュール
１Ｃ、２１Ｃ、４１Ｃ、５１Ｃ、６１Ｃ、７１Ｃ、９１Ｃ…第３の電池モジュール
５１Ｄ、６１Ｄ、７１Ｄ…第４の電池モジュール
２、２２、４２、５２、６２、７２、９２…ホルダーケース
３、２３…外ケース
３Ａ、２３Ａ…下ケース
３Ｂ、２３Ｂ…上ケース
４、２４、４４、５４、６４、７４、９４…対向壁
５、２５、４５、５５、６５、７５、９５…流入壁
６、２６、４６、５６、６６、７６、９６…排出壁
７、２７、４７、５７、６７、７７、９７…閉鎖室
８、２８、４８、５８、６８、７８、９８…流入口
９、２９、４９、５９、６９、７９、９９…排出口
１０、２１０、４１０、５１０、６１０、７１０、９１０…凸条
１０Ａ、２１０Ａ、５１０Ａ、７１０Ａ、９１０Ａ…第１の凸条
１０Ｂ、２１０Ｂ、４１０Ｂ、５１０Ｂ、６１０Ｂ、７１０Ｂ、９１０Ｂ…第２の凸条
５１０Ｃ、６１０Ｃ、７１０Ｃ…第３の凸条
１１、２１１、４１１、５１１、６１１、７１１、９１１…送風隙間
１１Ａ、２１１Ａ、４１１Ａ、５１１Ａ、６１１Ａ、７１１Ａ、９１１Ａ…第１の送風隙間
１１Ｂ、２１１Ｂ、４１１Ｂ、５１１Ｂ、６１１Ｂ、７１１Ｂ、９１１Ｂ…第２の送風隙間
１１Ｃ、２１１Ｃ、４１１Ｃ、５１１Ｃ、６１１Ｃ、７１１Ｃ、９１１Ｃ…第３の送風隙間
５１１Ｄ、６１１Ｄ、７１１Ｄ…第４の送風隙間
１２、２１２、４１２、５１２、６１２、７１２、９１２…隅角閉塞部
１３、２１３…流入側の送風ダクト
１４、２１４…排出側の送風ダクト
２１５、９１５…隔壁
２１６、９１６…側壁

Claims (7)

  1. 素電池を直線状に連結している電池モジュール(1)に交差する方向に冷却風を送風して電池モジュール(1)を冷却すると共に、冷却風を送風する方向に３本以上の電池モジュール(1)を３段以上に並べてホルダーケース(2)に収納している組電池であって、
    ホルダーケース(2)は、一対の対向壁(4)の内側に３段以上に電池モジュール(1)を収納すると共に、一対の対向壁(4)の流入側と排出側を、流入壁(5)と排出壁(6)で閉塞して、一対の対向壁(4)と流入壁(5)及び排出壁(6)でもって閉鎖室(7)を形成して、閉鎖室(7)に電池モジュール(1)を収納しており、
    流入壁(5)は、冷却風を内部に送風する流入口(8)を両側に開口して、流入口(8)から内部に流入する冷却風を電池モジュール(1)と対向壁(4)との間に送風し、
    排出壁(6)は、内部の冷却風を外部に排出する排出口(9)を中央部に開口して、電池モジュール(1)の表面に沿って送風される冷却風を中央部から外部に送風し、
    さらに、対向壁(4)は、隣接して配設している電池モジュール(1)間に突出する凸条(10)を有すると共に、凸条(10)の内面への突出高さを風上よりも風下で高くしてなることを特徴とする組電池。
  2. 閉鎖室(7)に、送風方向に向かって、第１の電池モジュール(1A)と第２の電池モジュール(1B)と第３の電池モジュール(1C)を３段に並べて収納しており、
    対向壁(4)は、第１の電池モジュール(1A)と第２の電池モジュール(1B)との間に第１の凸条(10A)を設けて、第２の電池モジュール(1B)と第３の電池モジュール(1C)との間に第２の凸条(10B)を設けて、第２の凸条(10B)を第１の凸条(10A)よりも高くしている請求項１に記載される組電池。
  3. 閉鎖室(47)に、送風方向に向かって、第１の電池モジュール(41A)と第２の電池モジュール(41B)と第３の電池モジュール(41C)を３段に並べて収納しており、
    対向壁(44)は、第１の電池モジュール(41A)と第２の電池モジュール(41B)との間に凸条を設けることなく、第２の電池モジュール(41B)と第３の電池モジュール(41C)との間に第２の凸条(410B)を設けている請求項１に記載される組電池。
  4. 対向壁(4)が、第２の凸条(10B)の両側面を、対向する電池モジュール(1)の表面に沿う湾曲面としている請求項２又は３に記載される組電池。
  5. 排出壁(6)と対向壁(4)との境界部分の内側内面に隅角閉塞部(12)を設けており、隅角閉塞部(12)は、電池モジュール(1)との対向面を、電池モジュール(1)の表面に沿う形状として、電池モジュール(1)との間に送風隙間(11)を設けている請求項１に記載される組電池。
  6. 第１の電池モジュール(1A)と対向壁(4)との間に、第１の電池モジュール(1A)が対向壁(4)の内面に接近する第１の送風隙間(11A)を設けており、
    第２の電池モジュール(1B)と第２の凸条(10B)との間には、第２の電池モジュール(1B)が第２の凸条(10B)に接近する第２の送風隙間(11B)を設けており、
    さらに、排出壁(6)と対向壁(4)との境界部分の内側内面に隅角閉塞部(12)を設けると共に、第３の電池モジュール(1C)と第２の凸条(10B)及び隅角閉塞部(12)との間には、第３の電池モジュール(1C)が第２の凸条(10B)と隅角閉塞部(12)に接近する第３の送風隙間(11C)を設けており、
    第２の送風隙間(11B)の幅は、電池モジュール(1)の全周の１／２周よりも狭く、第３の送風隙間(11C)は第２の送風隙間(11B)よりも広く、かつ電池モジュール(1)の全周よりも狭い請求項２または３に記載される組電池。
  7. 流入壁(5)の内面が、両側から中央に向かって上り勾配に傾斜する請求項１に記載される組電池。
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