JP2008204990A - Electricity accumulating unit - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an electricity accumulating unit by reducing variations in the cooling of an electricity accumulation element, with which high reliability can be obtained. <P>SOLUTION: The electricity accumulating unit comprises a plurality of electricity accumulating element blocks 15 that electrically connect a plurality of electricity accumulating elements 11 and are held mechanically by a case 13 formed by an insulation resin having high thermal conductivity; an external bus bar 35 for electrically connecting the plurality of electricity accumulating element blocks 15; a metal pedestal 33 for fixing the plurality of electricity accumulating element blocks 15; and a cover 43, fixed to the pedestal 33 so that the plurality of electricity accumulation element blocks 15 are covered. Since when the electricity accumulating elements 11 are coupled thermally, they radiate heat uniformly, the dispersion in cooling can be made very low, progress of deterioration in the electricity accumulation elements 11 due to heat can be made equal, and improvement in reliability is obtained. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、蓄電素子により電力を蓄える蓄電ユニットに関するものである。   The present invention relates to a power storage unit that stores power by a power storage element.

近年、環境への配慮や燃費向上のためにハイブリッド車が市販されている。これは、自動車（以下、車両という）をエンジンだけでなくモータによっても駆動するので、効率が向上し、低燃費化を実現できる。このハイブリッド車にはモータを駆動するために大電力を扱う蓄電ユニットが必要となる。蓄電ユニットはモータを駆動するだけでなく、制動時の回生エネルギーを蓄える動作を行っている。これにより、制動エネルギーを有効利用できるので、低燃費が可能となる。   In recent years, hybrid vehicles have been put on the market for environmental considerations and fuel efficiency improvements. This is because an automobile (hereinafter referred to as a vehicle) is driven not only by an engine but also by a motor, so that efficiency is improved and fuel consumption can be reduced. This hybrid vehicle requires a power storage unit that handles a large amount of power in order to drive the motor. The power storage unit not only drives the motor, but also performs an operation for storing regenerative energy during braking. As a result, the braking energy can be used effectively, so that low fuel consumption is possible.

このような動作により、蓄電ユニットは車両の使用中に何度も短時間に充放電を繰り返すことになる。その結果、特に電力を蓄える蓄電素子（二次電池やキャパシタ等）の内部抵抗に起因した発熱が起こるが、これをそのまま放置すると、蓄電素子が劣化していき寿命が短くなる。そのため、信頼性が低減する。そこで、蓄電素子の冷却を行う蓄電ユニットが、例えば特許文献１に提案されている。図７はこのような蓄電ユニットの分解斜視図である。   Such an operation causes the power storage unit to repeatedly charge and discharge in a short time during use of the vehicle. As a result, heat is generated due to the internal resistance of a power storage element (secondary battery, capacitor, etc.) that stores power in particular. If this is left as it is, the power storage element deteriorates and the life is shortened. Therefore, reliability is reduced. Thus, for example, Patent Document 1 proposes a power storage unit that cools a power storage element. FIG. 7 is an exploded perspective view of such a power storage unit.

図７において、電力を蓄える蓄電素子には例えば二次電池からなる単電池１０１を用いる。これを複数個（図７では６個）接続して電池モジュール１０３を構成する。さらに、必要な電力を賄うために電池モジュール１０３を複数列、複数段に積層して電池モジュール群１０５を形成する。電池モジュール群１０５はケース本体１０７に固定される。また、電池モジュール１０３の端部に形成されたネジ穴付きの端子１０９にバスバー１１１をネジ１１３で固定することにより、電池モジュール１０３の間を電気的に接続する。さらに、ケース本体１０７には電池モジュール群１０５を冷却するファン１１５が取り付けられている。ケース本体１０７にフタ１１７を固定することで、蓄電ユニットが完成する。   In FIG. 7, for example, a single battery 101 made of a secondary battery is used as a power storage element that stores electric power. A battery module 103 is configured by connecting a plurality (six in FIG. 7). Further, the battery module group 105 is formed by stacking the battery modules 103 in a plurality of rows and a plurality of stages in order to cover the necessary power. The battery module group 105 is fixed to the case body 107. In addition, the battery module 103 is electrically connected by fixing the bus bar 111 with a screw 113 to a terminal 109 with a screw hole formed at the end of the battery module 103. Further, a fan 115 for cooling the battery module group 105 is attached to the case body 107. The power storage unit is completed by fixing the lid 117 to the case body 107.

このような蓄電ユニットは車両使用時にファン１１５を動作させることにより、電池モジュール群１０５を冷却することができるので、高信頼性が得られる。
特許第３６８１０５１号公報 Since such a power storage unit can cool the battery module group 105 by operating the fan 115 when the vehicle is used, high reliability can be obtained.
Japanese Patent No. 3681051

上記の蓄電ユニットによると、確かに車両使用時にファン１１５で電池モジュール群１０５を冷却することにより高信頼性が得られるのであるが、問題となるのはファン１１５で電池モジュール群１０５に送風しても、各単電池１０１が同様に冷却されるとは限らない点である。すなわち、ファン１１５に近い単電池１０１は効率的に冷却されるが、ファン１１５から遠い単電池１０１は冷却風の当たり方が悪くなる上に、ファン１１５に近い単電池１０１で暖められた風が当たるため、冷却効率が低下する。その結果、各単電池１０１の冷却程度にバラツキが生じるため劣化進行（寿命）もばらつく。従って、前記従来構成では冷却しない構成に比べると信頼性が得られるものの、各単電池１０１の劣化バラツキの観点からは信頼性が不十分であるという課題があった。   According to the power storage unit, high reliability can be obtained by cooling the battery module group 105 with the fan 115 when the vehicle is used. However, the problem is that the fan 115 sends air to the battery module group 105. However, each unit cell 101 is not always cooled in the same manner. That is, the unit cell 101 close to the fan 115 is efficiently cooled, but the unit cell 101 far from the fan 115 is not easily hit by the cooling air, and the wind heated by the unit cell 101 close to the fan 115 is generated. As a result, the cooling efficiency decreases. As a result, variations occur in the degree of cooling of each unit cell 101, and the deterioration progress (life) also varies. Therefore, although the conventional configuration can provide reliability as compared with the configuration in which cooling is not performed, there is a problem that the reliability is insufficient from the viewpoint of variation in deterioration of each unit cell 101.

本発明は、前記従来の課題を解決するもので、冷却バラツキを低減し、高信頼性が得られる蓄電ユニットを提供することを目的とする。   The present invention solves the above-described conventional problems, and an object thereof is to provide a power storage unit that can reduce cooling variation and obtain high reliability.

前記従来の課題を解決するために、本発明の蓄電ユニットは、複数の蓄電素子を電気的に接続するとともに、高熱伝導性絶縁樹脂から形成されるケースで機械的に保持した構成を有する複数の蓄電素子ブロックと、前記複数の蓄電素子ブロックを電気的に接続する外部バスバーと、前記複数の蓄電素子ブロックを固定する金属製の台座と、前記複数の蓄電素子ブロックを覆うように前記台座に固定されるカバーとからなるものである。   In order to solve the above-described conventional problems, the power storage unit of the present invention has a configuration in which a plurality of power storage elements are electrically connected and mechanically held in a case formed of a high thermal conductive insulating resin. A storage element block, an external bus bar for electrically connecting the plurality of storage element blocks, a metal base for fixing the plurality of storage element blocks, and fixed to the base so as to cover the plurality of storage element blocks The cover is made up of.

本発明の蓄電ユニットによれば、複数の蓄電素子が発生した熱は、それぞれ熱伝導性が良好な絶縁ケースを介して、熱容量の大きい金属製の台座に伝達されるので、複数の蓄電素子全体が熱結合された状態となり、均一に放熱されることになる。さらに、カバーを設けているので、蓄電ユニット外部からの風が各蓄電素子に当たることによる放熱不均一性を低減している。これらの結果、各蓄電素子の冷却バラツキを極めて低減できるので、熱による劣化進行が同等になり、高信頼な蓄電ユニットを実現できるという効果が得られる。   According to the power storage unit of the present invention, the heat generated by the plurality of power storage elements is transmitted to the metal base having a large heat capacity through the insulating case having good thermal conductivity, so that the plurality of power storage elements Is in a thermally coupled state, and heat is uniformly dissipated. Further, since the cover is provided, non-uniformity of heat dissipation due to wind from the outside of the power storage unit hitting each power storage element is reduced. As a result, since the cooling variation of each power storage element can be extremely reduced, the progress of deterioration due to heat becomes equal, and an effect that a highly reliable power storage unit can be realized is obtained.

以下、本発明を実施するための最良の形態について図面を参照しながら説明する。   The best mode for carrying out the present invention will be described below with reference to the drawings.

（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１における蓄電ユニットの概略分解斜視図である。図２は、本発明の実施の形態１における蓄電ユニットの一部断面図である。 (Embodiment 1)
1 is a schematic exploded perspective view of a power storage unit according to Embodiment 1 of the present invention. FIG. 2 is a partial cross-sectional view of the power storage unit according to Embodiment 1 of the present invention.

図１において、蓄電素子１１は急速充放電が可能で大容量の電気二重層キャパシタを用いている。しかし、電気二重層キャパシタの定格電圧は約２．２Ｖと低いので、車両用モータの駆動等に必要な高電圧を得るために複数の蓄電素子１１を電気的に接続している。この際、蓄電素子１１はケース１３により既定の数量毎（本実施の形態１では１０個毎）を機械的に保持した蓄電素子ブロック１５を複数個用いている。   In FIG. 1, a power storage element 11 uses a large-capacity electric double layer capacitor that can be rapidly charged and discharged. However, since the rated voltage of the electric double layer capacitor is as low as about 2.2 V, a plurality of power storage elements 11 are electrically connected in order to obtain a high voltage necessary for driving a vehicle motor or the like. At this time, the storage element 11 uses a plurality of storage element blocks 15 that mechanically hold a predetermined quantity (every 10 in the first embodiment) by the case 13.

ケース１３は上ケース１７と下ケース１９から構成され、これらに蓄電素子１１の両端を挿入することで１０個の蓄電素子１１を保持している。上ケース１７と下ケース１９は複数の固定棒２１と固定ネジ（図示せず）で機械的に接続されている。また、上ケース１７と下ケース１９はいずれも高熱伝導性絶縁樹脂を射出成型することにより形成されている。なお、高熱伝導性絶縁樹脂として、例えばセラミックス製のフィラを含有するポリフェニレンサルファイトが適用できる。これにより、セラミックス製のフィラが熱伝導性を向上させるとともに、構成材料が全て絶縁材料であるため、高絶縁性も確保できる。さらに、高耐熱性材料なので、温度に対する高信頼性も得られる。   The case 13 includes an upper case 17 and a lower case 19, and ten power storage elements 11 are held by inserting both ends of the power storage element 11 into these. The upper case 17 and the lower case 19 are mechanically connected by a plurality of fixing bars 21 and fixing screws (not shown). Further, both the upper case 17 and the lower case 19 are formed by injection molding a high thermal conductive insulating resin. For example, polyphenylene sulfite containing a ceramic filler can be used as the high thermal conductive insulating resin. As a result, the ceramic filler improves the thermal conductivity, and since all the constituent materials are insulating materials, high insulating properties can be secured. Furthermore, since it is a high heat resistant material, high reliability with respect to temperature can be obtained.

ケース１３の蓄電素子１１を保持する部分と、蓄電素子１１との隙間には、例えばシリコン系の高熱伝導性樹脂（図示せず）を介在させている。具体的には高熱伝導性樹脂をケース１３の蓄電素子保持部分に注入し、そこに蓄電素子１１を挿入後、硬化させることで、前記隙間に介在させている。これにより、蓄電素子１１からの熱を効率的にケース１３に伝達できる。   For example, a silicon-based high thermal conductive resin (not shown) is interposed in the gap between the power storage element 11 and the portion of the case 13 that holds the power storage element 11. Specifically, a high thermal conductive resin is injected into the electricity storage element holding portion of the case 13, and after inserting the electricity storage element 11 there, it is cured to be interposed in the gap. Thereby, the heat from the electrical storage element 11 can be efficiently transmitted to the case 13.

上ケース１７の上面には蓄電素子１１の電圧検出回路や電圧バランス回路等（いずれも図示せず）が構成された回路基板２３が配されている。回路基板２３は各蓄電素子１１の電極間を接続するバスバー（図示せず）に設けた端子２５を回路基板２３にハンダ付けすることで電気的、機械的に接続されている。   On the upper surface of the upper case 17, a circuit board 23 on which a voltage detection circuit, a voltage balance circuit, and the like (none of them are shown) of the storage element 11 is arranged. The circuit board 23 is electrically and mechanically connected by soldering terminals 25 provided on bus bars (not shown) for connecting the electrodes of the respective storage elements 11 to the circuit board 23.

下ケース１９には側面４ヶ所に固定部２９が一体形成されている。固定部２９には下ケースネジ穴（図示せず）が設けてあり、ここに下ケース固定ネジ３１を締め込むことにより、蓄電素子ブロック１５を台座３３に固定している。この際、下ケース１９と台座３３との接触面に高熱伝導性ペースト３４を介在させている。具体的には、下ケース１９の底面全部に高熱伝導性ペースト３４を塗布し、この状態で下ケース固定ネジ３１を締め込んでいる。これにより、下ケース１９の熱を効率的に台座３３に伝達させることができる。なお、高熱伝導性ペースト３４に替えて、例えば金属やカーボン等の良熱伝導性材料をゴム等の弾性体に含有させた高熱伝導性弾性体や、高熱伝導性樹脂をシート状に加工した高熱伝導性シート等を用いてもよい。   The lower case 19 is integrally formed with fixing portions 29 at four positions on the side surface. A lower case screw hole (not shown) is provided in the fixing portion 29, and the lower case fixing screw 31 is tightened therein to fix the power storage element block 15 to the pedestal 33. At this time, the high thermal conductive paste 34 is interposed on the contact surface between the lower case 19 and the pedestal 33. Specifically, the high thermal conductive paste 34 is applied to the entire bottom surface of the lower case 19, and the lower case fixing screw 31 is tightened in this state. Thereby, the heat of the lower case 19 can be efficiently transmitted to the base 33. Instead of the high heat conductive paste 34, for example, a high heat conductive elastic body in which a good heat conductive material such as metal or carbon is contained in an elastic body such as rubber, or a high heat obtained by processing a high heat conductive resin into a sheet shape. A conductive sheet or the like may be used.

図１では２個の蓄電素子ブロック１５しか示していないが、全ての蓄電素子ブロック１５を台座３３に固定すると、隣の蓄電素子ブロック１５との間を電気的に接続するために、外部バスバー３５を外部バスバーネジ３７で固定する。これにより、全ての蓄電素子１１が電気的に接続されることになる。なお、外部バスバー３５には大電流が流れるので、比抵抗が小さい銅製とし、さらに厚さを約１ｍｍとすることで、外部バスバー３５の内部抵抗を下げ発熱を低減している。また、外部バスバー３５には屈曲部３９が設けられている。これにより、熱膨張や振動等により外部バスバー３５に印加される応力を緩和し、高信頼性を得ている。   In FIG. 1, only two power storage element blocks 15 are shown. However, when all the power storage element blocks 15 are fixed to the pedestal 33, the external bus bar 35 is used to electrically connect the adjacent power storage element blocks 15. Is fixed with an external bus bar screw 37. Thereby, all the electrical storage elements 11 are electrically connected. In addition, since a large current flows through the external bus bar 35, the specific resistance is made of copper and the thickness is about 1 mm, thereby reducing the internal resistance of the external bus bar 35 and reducing heat generation. The external bus bar 35 is provided with a bent portion 39. Thereby, the stress applied to the external bus bar 35 due to thermal expansion, vibration, etc. is relaxed, and high reliability is obtained.

台座３３は熱伝導が良好で軽量なアルミニウム製であり、ここに全ての蓄電素子ブロック１５を配置するので大面積となり、熱容量が極めて大きくなる。その結果、全ての蓄電素子ブロック１５の熱が均一に台座３３に伝達し、蓄電素子１１の冷却バラツキを低減することができる。   The pedestal 33 is made of light aluminum with good heat conduction. Since all the power storage element blocks 15 are disposed here, the pedestal 33 has a large area and a very large heat capacity. As a result, the heat of all the power storage element blocks 15 is uniformly transmitted to the pedestal 33, and the cooling variation of the power storage elements 11 can be reduced.

さらに、台座３３において、蓄電素子ブロック１５を固定する面の反対側の面に複数のフィン４１を設けている。本実施の形態１ではフィン４１を台座３３と一体で形成している。また、フィン４１は、台座３３を介して少なくとも複数の蓄電素子ブロック１５の各底面と対向する位置に配している。これらにより、台座３３に伝達した熱はフィン４１を介して放熱され、さらに各蓄電素子ブロック１５の真下にフィン４１が配置されることになるので、効率的に放熱される。なお、フィン４１の底面など、フィン４１に有効に冷却風が到達できる位置にファン（図示せず）を設けてもよい。この場合、フィン４１からの放熱がさらに効率的になり、迅速に蓄電素子ブロック１５を冷却することができる。   Further, in the pedestal 33, a plurality of fins 41 are provided on the surface opposite to the surface on which the power storage element block 15 is fixed. In the first embodiment, the fin 41 is formed integrally with the pedestal 33. Further, the fins 41 are arranged at positions facing at least the bottom surfaces of the plurality of power storage element blocks 15 via the pedestal 33. Accordingly, the heat transmitted to the pedestal 33 is dissipated through the fins 41, and the fins 41 are disposed directly below the power storage element blocks 15, so that the heat is efficiently dissipated. A fan (not shown) may be provided at a position where the cooling air can effectively reach the fin 41 such as the bottom surface of the fin 41. In this case, the heat radiation from the fins 41 becomes more efficient, and the power storage element block 15 can be quickly cooled.

台座３３には複数の蓄電素子ブロック１５を全て覆うように樹脂製のカバー４３が被せられ、カバー４３と台座３３に設けたカバーネジ穴４５を介して台座３３にカバーネジ（図示せず）で固定される。ここで、図１においてフィン４１は台座３３より奥行き方向が長くなるように形成しているので、台座３３とフィン４１の間には段差４６が設けられることになる。この段差４６にカバー４３の底部が当接することにより、カバー４３がフィン４１を塞がないように構成している。その結果、フィン４１による冷却効率がカバー４３により損なわれることがなくなる。   The pedestal 33 is covered with a resin cover 43 so as to cover all the plurality of power storage element blocks 15, and is fixed to the pedestal 33 with cover screws (not shown) via the cover 43 and cover screw holes 45 provided in the pedestal 33. The Here, in FIG. 1, the fins 41 are formed so that the depth direction is longer than the pedestal 33, so that a step 46 is provided between the pedestal 33 and the fins 41. The bottom portion of the cover 43 abuts on the step 46 so that the cover 43 does not block the fins 41. As a result, the cooling efficiency by the fins 41 is not impaired by the cover 43.

カバー４３には蓄電ユニットと外部との電力のやり取りを行うための電力端子４７が設けられている。電力端子４７は電力ケーブル（図示せず）により、蓄電素子ブロック１５と接続されている。   The cover 43 is provided with a power terminal 47 for exchanging power between the power storage unit and the outside. The power terminal 47 is connected to the storage element block 15 by a power cable (not shown).

このように、台座３３にカバー４３を設けることで、蓄電ユニットの外部からの風が各蓄電素子１１に直接当たることがなくなるため、それによる放熱不均一性を低減することができる。また、外部からの埃や排ガス中の微粒子等が蓄電素子ブロック１５に付着することによる短絡等の可能性を低減できるので、さらなる高信頼性が得られる。   As described above, by providing the cover 43 on the pedestal 33, the wind from the outside of the power storage unit does not directly hit each power storage element 11, so that non-uniform heat dissipation can be reduced. Further, since the possibility of a short circuit or the like due to dust from the outside, fine particles in the exhaust gas, etc. adhering to the power storage element block 15 can be reduced, further high reliability can be obtained.

さらに、図１の構成ではカバー４３を台座３３に被せる際に、両者の嵌合部（台座３３の側面でカバーネジ穴４５の上部）に例えばＯリングからなる密閉材４９を設けているので、蓄電ユニットの外部からの風がカバー４３と台座３３の隙間を介して内部に侵入する可能性を低減できる。従って、風による冷却バラツキがさらに低減可能となる。また、台座３３とカバー４３で囲まれる空間は密閉されるので、そこに乾燥空気を封入している。これにより、周囲温度が低下しても蓄電ユニット内部で結露することがないので、さらなる高信頼性を得ることができる。なお、乾燥空気としては露点が−４０℃のものを用いている。この温度は蓄電ユニットの保存最低温度である。従って、保存最低温度までは結露することはなく、さらにそれ以下に温度が下がっても露点が−４０℃の空気に含まれる水蒸気絶対量は極めて微量であるので、結露はほとんど発生しない。   Further, in the configuration of FIG. 1, when the cover 43 is put on the pedestal 33, a sealing material 49 made of, for example, an O-ring is provided at the fitting portion between them (on the side of the pedestal 33 and above the cover screw hole 45). The possibility that wind from the outside of the unit enters the inside through the gap between the cover 43 and the pedestal 33 can be reduced. Therefore, the cooling variation due to the wind can be further reduced. Further, since the space surrounded by the pedestal 33 and the cover 43 is sealed, dry air is sealed therein. Thereby, even if ambient temperature falls, since it does not condense inside an electrical storage unit, further high reliability can be acquired. Note that dry air having a dew point of −40 ° C. is used. This temperature is the lowest storage temperature of the power storage unit. Therefore, condensation does not occur until the lowest storage temperature, and even if the temperature falls below that, the amount of water vapor contained in the air having a dew point of −40 ° C. is extremely small, so that condensation hardly occurs.

このように構成された蓄電ユニットにおける図１の細点線部分での断面図を図２に示す。なお、図２はカバー４３も含む断面図である。   FIG. 2 is a cross-sectional view of the power storage unit configured as described above, taken along a thin dotted line in FIG. FIG. 2 is a cross-sectional view including the cover 43.

まず、図１において見えない部分の構成について説明する。蓄電素子１１は例えば直径３０ｍｍの円柱形状をしており、その両端に電極５１が設けられている。図２における蓄電素子１１の下端面の電極は蓄電素子１１の円柱本体と一体化した構成を有する。この下端面の電極にバスバー５３を溶接することにより、隣の蓄電素子１１と電気的に接続されている。   First, the configuration of a portion that cannot be seen in FIG. 1 will be described. The power storage element 11 has, for example, a cylindrical shape with a diameter of 30 mm, and electrodes 51 are provided at both ends thereof. The electrode on the lower end surface of the electricity storage element 11 in FIG. 2 has a configuration integrated with the cylindrical body of the electricity storage element 11. The bus bar 53 is welded to the electrode on the lower end surface, thereby being electrically connected to the adjacent storage element 11.

一方、蓄電素子１１の上端面には、上端面より突出した電極５１が形成されている。ここにもバスバー５３を溶接することにより、隣の蓄電素子１１と電気的に接続されている。蓄電素子１１の上端面側のバスバー５３には回路基板２３と電気的に接続するための端子２５が一体で形成されている。   On the other hand, an electrode 51 protruding from the upper end surface is formed on the upper end surface of the electric storage element 11. Also here, the bus bar 53 is welded to be electrically connected to the adjacent power storage element 11. A terminal 25 for electrically connecting to the circuit board 23 is integrally formed on the bus bar 53 on the upper end surface side of the storage element 11.

また、前記したように、ケース１３の蓄電素子保持部分と蓄電素子１１の隙間には高熱伝導性樹脂５５が介在している。   Further, as described above, the high thermal conductive resin 55 is interposed in the gap between the storage element holding portion of the case 13 and the storage element 11.

次に、図２の断面図を用いて、蓄電素子１１の放熱について説明する。蓄電ユニットに対する充放電を繰り返すことで、蓄電素子１１が発熱すると、その熱は図２の太矢印に示すように下ケース１９、高熱伝導性ペースト３４を介して台座３３に伝達する。この際、下ケース１９は高熱伝導性絶縁樹脂からなるので、蓄電素子１１の熱を効率的に台座３３に伝達できる。なお、蓄電素子１１の下端面における下ケース１９の厚さが薄いほど良好な熱伝導が得られるが、薄すぎると、蓄電素子１１の下端面の電極電圧が数１００Ｖに達することによる蓄電素子１１の下端面の電極とアルミニウム製の台座３３との間の短絡可能性が高くなる。そこで、絶縁耐力を得るために蓄電素子１１の下端面における下ケース１９の厚さは数ｍｍとしている。   Next, heat dissipation of the electricity storage element 11 will be described using the cross-sectional view of FIG. When the power storage element 11 generates heat by repeatedly charging and discharging the power storage unit, the heat is transmitted to the pedestal 33 through the lower case 19 and the high thermal conductive paste 34 as shown by the thick arrows in FIG. At this time, since the lower case 19 is made of a highly thermally conductive insulating resin, the heat of the power storage element 11 can be efficiently transmitted to the pedestal 33. Note that, as the thickness of the lower case 19 on the lower end surface of the energy storage element 11 is thinner, better heat conduction is obtained. However, if the thickness is too thin, the electrode voltage on the lower end surface of the energy storage element 11 reaches several hundred volts. The possibility of a short circuit between the electrode on the lower end surface of the metal and the aluminum pedestal 33 is increased. Therefore, in order to obtain a dielectric strength, the thickness of the lower case 19 on the lower end surface of the power storage element 11 is set to several mm.

台座３３に伝達した熱は図２の下方向、および左右方向に伝達するとともに、フィン４１にも伝達する。フィン４１は表面積が大きいので、ここで良好な放熱が得られる。   The heat transmitted to the pedestal 33 is transmitted in the downward direction and the left-right direction in FIG. Since the fin 41 has a large surface area, good heat dissipation can be obtained here.

以上の構成により、蓄電素子１１に外部からの風が当たることがなく、蓄電素子１１の下部が熱結合されることにより均一に放熱されるので、冷却バラツキが低減でき高信頼な蓄電ユニットを実現できた。   With the above configuration, since no external wind hits the power storage element 11 and heat is evenly dissipated when the lower part of the power storage element 11 is thermally coupled, cooling variation can be reduced and a highly reliable power storage unit is realized. did it.

（実施の形態２）
図３は、本発明の実施の形態２における蓄電ユニットの概略分解斜視図である。図４は、本発明の実施の形態２における蓄電ユニットの一部断面図である。なお、図３の構成において、図１と同じものには同じ番号を付して詳細な説明を省略する。 (Embodiment 2)
FIG. 3 is a schematic exploded perspective view of the power storage unit according to Embodiment 2 of the present invention. FIG. 4 is a partial cross-sectional view of the power storage unit according to Embodiment 2 of the present invention. 3, the same components as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.

本実施の形態２の特徴は以下の通りである。
１）上ケース１７の上面の一部分、すなわち図３において回路基板２３の長手方向両側部分に、例えば金属やカーボン等の良熱伝導性材料をゴム等の弾性体に含有させた構成の高熱伝導性弾性体５７を配した。
２）カバー４３を台座３３に被せた時、高熱伝導性弾性体５７を介して上ケース１７の上面の少なくとも一部とカバー４３が当接する構成とした。 The features of the second embodiment are as follows.
1) High thermal conductivity having a configuration in which a good thermal conductive material such as metal or carbon is contained in an elastic body such as metal in a part of the upper surface of the upper case 17, that is, in both longitudinal portions of the circuit board 23 in FIG. An elastic body 57 was disposed.
2) The cover 43 is in contact with at least a part of the upper surface of the upper case 17 via the high thermal conductive elastic body 57 when the cover 43 is placed on the base 33.

このような構成の詳細を以下に説明する。   Details of such a configuration will be described below.

高熱伝導性弾性体５７の上面は回路基板２３に実装された最も背の高い部品よりも上側になるようにしている。これにより、カバー４３を被せた時に高熱伝導性弾性体５７がカバー４３と当接するので、回路基板２３の実装部品とカバー４３が当接することによる実装部品や回路基板への応力印加を回避している。さらに、蓄電素子ブロック１５が高熱伝導性弾性体５７を介してカバー４３によっても固定されるので、図３の上下方向の振動に対しても確実な保持が可能となる上、高熱伝導性弾性体５７が振動を吸収し、蓄電素子１１への振動の影響を低減することができる。なお、図３の構成では高熱伝導性弾性体５７を回路基板２３の長手方向両側に配しているが、上ケース１７の上面に回路基板２３が配されない構成であれば、上面全部に高熱伝導性弾性体５７を配してもよい。   The upper surface of the high thermal conductive elastic body 57 is set to be higher than the tallest component mounted on the circuit board 23. Thereby, when the cover 43 is put on, the high thermal conductive elastic body 57 comes into contact with the cover 43, so that stress applied to the mounting parts and the circuit board due to the contact between the mounting parts of the circuit board 23 and the cover 43 is avoided. Yes. Further, since the power storage element block 15 is also fixed by the cover 43 via the high thermal conductivity elastic body 57, it is possible to reliably hold the vibration in the vertical direction of FIG. 3, and the high thermal conductivity elastic body. 57 absorbs vibration, and the influence of vibration on the power storage element 11 can be reduced. In the configuration of FIG. 3, the high thermal conductivity elastic bodies 57 are arranged on both sides in the longitudinal direction of the circuit board 23. However, if the circuit board 23 is not arranged on the upper surface of the upper case 17, the high thermal conductivity is applied to the entire upper surface. An elastic elastic body 57 may be provided.

カバー４３はケース１３と同様に高熱伝導性絶縁樹脂を射出成型することにより構成している。これにより、上ケース１７からの熱をカバー４３から放熱することができる。なお、カバー４３の材質は蓄電ユニットの扱う電圧がそれほど高くなければ短絡可能性が低くなるので、台座３３と同様にアルミニウム製としてもよい。この場合、高熱伝導性絶縁樹脂よりも放熱性が優れる上、台座３３と同じ金属であるので熱膨張によるカバー４３への応力印加を回避できる。   The cover 43 is configured by injection-molding a high thermal conductive insulating resin like the case 13. Thereby, the heat from the upper case 17 can be radiated from the cover 43. Note that the material of the cover 43 may be made of aluminum in the same manner as the pedestal 33 because the possibility of short circuit is reduced unless the voltage handled by the power storage unit is so high. In this case, the heat dissipation is superior to that of the high thermal conductive insulating resin, and since it is the same metal as the base 33, it is possible to avoid applying stress to the cover 43 due to thermal expansion.

このように構成された蓄電ユニットにおける図３の細点線部分での断面図を図４に示す。なお、図４はカバー４３も含む断面図である。   FIG. 4 shows a cross-sectional view taken along a thin dotted line in FIG. 3 in the power storage unit configured as described above. FIG. 4 is a cross-sectional view including the cover 43.

図４において、蓄電素子１１の下部から下ケース１９、台座３３への放熱は実施の形態１と全く同じである。本実施の形態２においては、さらに上ケース１７からカバー４３への放熱も行われるので、この部分について説明する。   In FIG. 4, heat radiation from the lower part of the power storage element 11 to the lower case 19 and the pedestal 33 is exactly the same as in the first embodiment. In the second embodiment, since heat is also radiated from the upper case 17 to the cover 43, this portion will be described.

蓄電素子１１の上部における熱は図４の斜め上方向の太矢印に示すように、上ケース１７から高熱伝導性弾性体２７を介してカバー４３に伝達する。上ケース１７とカバー４３は同じ材質であるので熱伝導が良好となり、効率的にカバー４３に伝熱することができる。   The heat in the upper part of the electric storage element 11 is transferred from the upper case 17 to the cover 43 through the high thermal conductive elastic body 27 as indicated by the thick upward arrow in FIG. Since the upper case 17 and the cover 43 are made of the same material, heat conduction is good and heat can be efficiently transferred to the cover 43.

このように、本実施の形態２の構成においては、蓄電素子１１の下部からだけではなく、上部からも放熱することが可能となるので、迅速に放熱することができる上、蓄電素子１１の全体が熱結合された状態となり、冷却バラツキをさらに低減することができる。   As described above, in the configuration of the second embodiment, it is possible to radiate heat not only from the lower part of the power storage element 11 but also from the upper part. Are in a thermally coupled state, and cooling variations can be further reduced.

以上の構成により、蓄電素子１１の全体が熱結合されるので、さらなる冷却バラツキの低減が可能となり、高信頼な蓄電ユニットを実現できた。   With the above configuration, since the entire power storage element 11 is thermally coupled, the cooling variation can be further reduced, and a highly reliable power storage unit can be realized.

なお、本実施の形態２では上ケース１７とカバー４３の間に高熱伝導性弾性体５７を介在させる構成としたが、これは上ケース１７の上面の一部分である回路基板２３の長手方向両側部分の高さを回路基板２３に実装した最も背の高い回路部品よりも高くして、上ケース１７とカバー４３が直接当接する構成としてもよい。これによっても、回路部品がカバー４３に当接しなくなるので回路部品や回路基板２３へのカバー４３による応力を回避することができ高信頼性が得られる。さらに、高熱伝導性弾性体５７が不要になるので構成が簡単になる特長があるものの、振動の影響を吸収することができないので、蓄電ユニットを使用する振動環境等により高熱伝導性弾性体５７を使用するか否かを決定すればよい。なお、上ケース１７の上面に回路基板２３が配されない構成であれば、上面全部がカバー４３に当接するようにしてもよい。   In the second embodiment, the high thermal conductivity elastic body 57 is interposed between the upper case 17 and the cover 43. However, this is a part on both sides in the longitudinal direction of the circuit board 23 which is a part of the upper surface of the upper case 17. The upper case 17 and the cover 43 may be in direct contact with each other with a height higher than that of the tallest circuit component mounted on the circuit board 23. This also prevents the circuit component from coming into contact with the cover 43, thereby avoiding stress due to the cover 43 on the circuit component or the circuit board 23 and obtaining high reliability. Furthermore, although there is a feature that the configuration is simplified because the high thermal conductive elastic body 57 is not required, the influence of vibration cannot be absorbed. Therefore, the high thermal conductive elastic body 57 can be removed depending on the vibration environment where the power storage unit is used. What is necessary is just to determine whether to use. If the circuit board 23 is not arranged on the upper surface of the upper case 17, the entire upper surface may be in contact with the cover 43.

（実施の形態３）
図５は、本発明の実施の形態３における蓄電ユニットの概略分解斜視図である。図６は、本発明の実施の形態３における蓄電ユニットの一部断面図である。なお、図５の構成において、図３と同じものには同じ番号を付して詳細な説明を省略する。但し、蓄電素子ブロック１５の詳細構成は実施の形態２と全く同じであるので、蓄電素子ブロック１５の詳細構成における番号は付さない。 (Embodiment 3)
FIG. 5 is a schematic exploded perspective view of the power storage unit according to Embodiment 3 of the present invention. FIG. 6 is a partial cross-sectional view of the power storage unit according to Embodiment 3 of the present invention. In the configuration of FIG. 5, the same components as those in FIG. However, since the detailed configuration of power storage element block 15 is exactly the same as that of the second embodiment, the number in the detailed configuration of power storage element block 15 is not attached.

本実施の形態３の特徴は、台座３３に冷却水路６１を設けた構成としたことである。この冷却水路６１に不凍液からなる冷却水を流すことで、さらなる冷却の効率化が図れる。冷却水路６１は台座３３に内蔵されており、複数の蓄電素子ブロック１５の底面と対向する位置に配している。すなわち、各蓄電素子ブロック１５の底面の真下の延長上に冷却水路６１が配置されるように構成している。なお、冷却水路６１の配置は少なくとも各蓄電素子ブロック１５の底面の真下の延長上に配置すればよいが、本実施の形態３においては、さらに冷却効率を向上するために、各蓄電素子１１の底部の真下の延長上に冷却水路６１を配している。その結果、蓄電素子ブロック１５には２列に蓄電素子１１が配置されているので、各蓄電素子ブロック１５の底面には２つの冷却水路６１が配置されることになる。   The feature of the third embodiment is that the cooling water channel 61 is provided in the pedestal 33. By flowing cooling water made of antifreeze into the cooling water channel 61, further cooling efficiency can be achieved. The cooling water channel 61 is built in the pedestal 33 and is disposed at a position facing the bottom surface of the plurality of power storage element blocks 15. That is, the cooling water channel 61 is arranged on an extension directly below the bottom surface of each power storage element block 15. The cooling water channel 61 may be disposed at least on an extension directly below the bottom surface of each power storage element block 15, but in the third embodiment, in order to further improve the cooling efficiency, A cooling water channel 61 is arranged on the extension just below the bottom. As a result, since the storage elements 11 are arranged in two rows in the storage element block 15, two cooling water channels 61 are arranged on the bottom surface of each storage element block 15.

冷却水路６１は図５の細点線で示すように、冷却水入口６３から冷却水出口６５までつづら折れ状に配置されている。このような形状の冷却水路６１を台座３３に内蔵するように形成するために、台座３３を継目６７で上下に分割する構造とした。従って、台座３３の上側と下側のそれぞれに断面が半円状の冷却水路６１を形成し、両者を重ね合わせてネジ（図示せず）により固定することで冷却水路６１が完成する。   The cooling water channel 61 is arranged in a folded manner from the cooling water inlet 63 to the cooling water outlet 65 as shown by the thin dotted lines in FIG. In order to form the cooling water channel 61 having such a shape so as to be built in the pedestal 33, the pedestal 33 is divided vertically by a joint 67. Therefore, the cooling water channel 61 having a semicircular cross section is formed on each of the upper side and the lower side of the pedestal 33, and the both are overlapped and fixed with screws (not shown) to complete the cooling water channel 61.

次に、図５の細点線部分の断面図を図６に示す。図６においても図２と同様にカバー４３を含む断面図を示している。図６より明らかなように、各蓄電素子１１の底部の真下の延長上に冷却水路６１が配置されている。従って、蓄電素子１１と冷却水路６１の距離が、蓄電素子１１とフィン４１の距離よりも短いので、図６の太矢印で示すように極めて効率的に蓄電素子１１の熱を吸収でき、冷却バラツキを低減しつつ、さらに迅速に冷却することが可能となる。   Next, FIG. 6 shows a cross-sectional view of the thin dotted line portion of FIG. 6 is a sectional view including the cover 43 as in FIG. As is clear from FIG. 6, the cooling water channel 61 is arranged on the extension just below the bottom of each power storage element 11. Therefore, since the distance between the electricity storage element 11 and the cooling water channel 61 is shorter than the distance between the electricity storage element 11 and the fin 41, the heat of the electricity storage element 11 can be absorbed very efficiently as indicated by the thick arrows in FIG. It becomes possible to cool more rapidly while reducing the above.

なお、蓄電ユニットに要求される電力仕様によっては発熱量があまり大きくなく、冷却水路６１による冷却だけでも十分に冷却バラツキ低減が可能な場合があるが、この時はフィン４１を廃してもよい。   Note that, depending on the power specifications required for the power storage unit, the amount of heat generated is not so large, and cooling variation can be sufficiently reduced only by cooling with the cooling water channel 61. At this time, the fins 41 may be eliminated.

また、台座３３を２分割して冷却水路６１を形成するのではなく、台座３３の底部に冷却水路６１としての冷却管を溶接等により取り付ける構造としてもよい。この場合、構造が簡単になるが、フィン４１も設ける場合は冷却管部分を避けるように配置する必要があるため、フィン４１の数が少なくなる。従って、発熱量に応じて適宜冷却管の位置やフィン４１の有無、数量等を決定すればよい。   In addition, instead of forming the cooling water channel 61 by dividing the pedestal 33 into two parts, a cooling pipe as the cooling water channel 61 may be attached to the bottom of the pedestal 33 by welding or the like. In this case, the structure is simplified, but when the fins 41 are also provided, it is necessary to arrange the fins 41 so as to avoid the cooling pipe portion, and therefore the number of fins 41 is reduced. Therefore, the position of the cooling pipe, the presence / absence of the fins 41, the quantity, and the like may be appropriately determined according to the heat generation amount.

以上の構成により、熱結合された蓄電素子１１の熱を冷却水によりさらに効率的に吸収できるので、冷却バラツキが低減でき、かつ迅速な冷却ができる高信頼な蓄電ユニットを実現できた。   With the above configuration, the heat of the heat-coupled power storage element 11 can be more efficiently absorbed by the cooling water, so that a highly reliable power storage unit that can reduce cooling variation and can be quickly cooled can be realized.

なお、実施の形態１〜３では蓄電素子１１として電気二重層キャパシタを用いたが、これは電気化学キャパシタや、発熱が問題となる二次電池等でもよい。   In the first to third embodiments, an electric double layer capacitor is used as the power storage element 11, but this may be an electrochemical capacitor, a secondary battery in which heat generation is a problem, or the like.

また、実施の形態１〜３で述べた蓄電ユニットはハイブリッド車用に限らず、アイドリングストップ、電動パワーステアリング、電動過給器等の各システムのように蓄電素子１１の充放電が短時間に繰り返される車両用補助電源等にも適用可能である。さらに、車両用に限らず非常用電源等にも適用できる。   In addition, the power storage unit described in the first to third embodiments is not limited to a hybrid vehicle, and charging / discharging of the power storage element 11 is repeated in a short time like each system such as idling stop, electric power steering, and electric supercharger. The present invention can also be applied to an auxiliary power source for vehicles. Furthermore, it can be applied not only to the vehicle but also to an emergency power source.

本発明にかかる蓄電ユニットは各蓄電素子の冷却バラツキを低減でき、高信頼性が得られるので、特に車両用補助電源や非常用電源に用いられる蓄電ユニット等として有用である。   Since the power storage unit according to the present invention can reduce the cooling variation of each power storage element and obtain high reliability, it is particularly useful as a power storage unit used for an auxiliary power source for vehicles or an emergency power source.

本発明の実施の形態１における蓄電ユニットの概略分解斜視図1 is a schematic exploded perspective view of a power storage unit according to Embodiment 1 of the present invention. 本発明の実施の形態１における蓄電ユニットの一部断面図Partial sectional view of the power storage unit according to Embodiment 1 of the present invention. 本発明の実施の形態２における蓄電ユニットの概略分解斜視図Schematic exploded perspective view of a power storage unit in Embodiment 2 of the present invention 本発明の実施の形態２における蓄電ユニットの一部断面図Partial sectional drawing of the electrical storage unit in Embodiment 2 of this invention 本発明の実施の形態３における蓄電ユニットの概略分解斜視図Schematic exploded perspective view of a power storage unit in Embodiment 3 of the present invention 本発明の実施の形態３における蓄電ユニットの一部断面図Partial sectional drawing of the electrical storage unit in Embodiment 3 of this invention 従来の蓄電ユニットの分解斜視図Exploded perspective view of a conventional power storage unit

符号の説明Explanation of symbols

１１ 蓄電素子
１３ ケース
１５ 蓄電素子ブロック
３３ 台座
３４ 高熱伝導性ペースト
４１ フィン
４３ カバー
４９ 密閉材
５５ 高熱伝導性樹脂
５７ 高熱伝導性弾性体
６１ 冷却水路 DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 Power storage element 13 Case 15 Power storage element block 33 Base 34 High thermal conductive paste 41 Fin 43 Cover 49 Sealing material 55 High thermal conductive resin 57 High thermal conductive elastic body 61 Cooling water channel

Claims (12)

複数の蓄電素子を電気的に接続するとともに、高熱伝導性絶縁樹脂から形成されるケースで機械的に保持した構成を有する複数の蓄電素子ブロックと、
前記複数の蓄電素子ブロックを電気的に接続する外部バスバーと、
前記複数の蓄電素子ブロックを固定する金属製の台座と、
前記複数の蓄電素子ブロックを覆うように前記台座に固定されるカバーとからなる蓄電ユニット。 A plurality of power storage element blocks having a configuration in which a plurality of power storage elements are electrically connected and mechanically held in a case formed of a high thermal conductive insulating resin;
An external bus bar for electrically connecting the plurality of storage element blocks;
A metal base for fixing the plurality of power storage element blocks;
A power storage unit comprising a cover fixed to the pedestal so as to cover the plurality of power storage element blocks. 前記ケースの前記蓄電素子を保持する部分と、前記蓄電素子との隙間に、高熱伝導性樹脂を介在させた請求項１に記載の蓄電ユニット。 2. The power storage unit according to claim 1, wherein a highly thermally conductive resin is interposed in a gap between a portion of the case that holds the power storage element and the power storage element. 前記台座において、前記蓄電素子ブロックを固定する面の反対側の面に複数のフィンを設けた請求項１に記載の蓄電ユニット。 The power storage unit according to claim 1, wherein a plurality of fins are provided on a surface opposite to a surface on which the power storage element block is fixed in the pedestal. 前記フィンは、前記台座を介して少なくとも前記複数の蓄電素子ブロックの底面と対向する位置に配した請求項３に記載の蓄電ユニット。 The power storage unit according to claim 3, wherein the fin is disposed at a position facing at least a bottom surface of the plurality of power storage element blocks via the pedestal. 前記フィンへの冷却風到達可能位置にファンを設けた請求項３に記載の蓄電ユニット。 The power storage unit according to claim 3, wherein a fan is provided at a position where the cooling air can reach the fin. 前記ケースと前記台座との接触面に高熱伝導性弾性体、高熱伝導性ペースト、または高熱伝導性シートを介在させた請求項１に記載の蓄電ユニット。 The power storage unit according to claim 1, wherein a high thermal conductivity elastic body, a high thermal conductivity paste, or a high thermal conductivity sheet is interposed between contact surfaces of the case and the pedestal. 前記ケースの上面の少なくとも一部が前記カバーと当接する請求項１に記載の蓄電ユニット。 The power storage unit according to claim 1, wherein at least a part of an upper surface of the case is in contact with the cover. 前記ケースの上面の少なくとも一部と前記カバーとの間に高熱伝導性弾性体を配し、前記ケースの上面の少なくとも一部と前記カバーは前記高熱伝導性弾性体を介して当接する請求項１に記載の蓄電ユニット。 The high thermal conductivity elastic body is disposed between at least a part of the upper surface of the case and the cover, and at least a part of the upper surface of the case and the cover are in contact with each other via the high thermal conductivity elastic body. The electricity storage unit described in 1. 前記台座に冷却水路を設けた請求項１に記載の蓄電ユニット。 The power storage unit according to claim 1, wherein a cooling water channel is provided on the pedestal. 前記冷却水路は、少なくとも前記複数の蓄電素子ブロックの底面と対向する位置に配した請求項９に記載の蓄電ユニット。 The power storage unit according to claim 9, wherein the cooling water channel is disposed at a position facing at least the bottom surfaces of the plurality of power storage element blocks. 前記台座と前記カバーの嵌合部に密閉材を設けた請求項１に記載の蓄電ユニット。 The power storage unit according to claim 1, wherein a sealing material is provided in a fitting portion between the base and the cover. 前記台座と前記カバーで囲まれる空間には乾燥空気を封入した請求項１１に記載の蓄電ユニット。 The power storage unit according to claim 11, wherein dry air is sealed in a space surrounded by the pedestal and the cover.
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