JP2009181896A - 電池モジュールケース - Google Patents

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Abstract

【課題】電池モジュールを単位として複数の電池セルの冷却を均一に行うことができるように電池セルを収容する。
【解決手段】電池セル１２の積層方向の両端の枠体１３にそれぞれ面板１５を備え、電池セル１２の盤面の一端側が開口する一端切り欠き部１６を一方側の面板１５ａに設け、電池セル１２の盤面の他端側が開口する他端切り欠き部１７を他方側の面板１５ｂに設け、一端切り欠き部１６の面板１５ａと他端切り欠き部１７の面板１５ｂとが対向する状態で並設された際に、面板１５の対向部で一端切り欠き部１６と他端切り欠き部１７との間で冷却流体の流路が形成され、電池セル１２の面板１５に対向する盤面が冷却される。
【選択図】図４

Description

本発明は、複数の電池セルが収納される電池モジュールケースに関する。
環境へ排出される排ガスを削減するため、電気自動車が注目されてきている。電気自動車は、モータの駆動により動力を得ているため、電源となる電池セルを搭載している。電気自動車では、限られたスペースに多くの電池セルを搭載する必要があるため、複数の電池セルを積層して電池モジュールを形成し、多数の電池モジュールをフロア下等のバッテリケースに収納している。複数の電池セルは電池モジュールケースに積層して収容されている。
電池セルは所定の温度範囲に保つことで、寿命を長く維持できると共に高い電池効率を維持することができる。また、電池性能のばらつきをなくすため、多数の電池セルの温度差を抑制して温度を均一に維持することが求められている。このため、従来から複数の電池セルを均一に冷却できる技術が種々提案されている（例えば、特許文献１、特許文献２参照）。
特許文献１に開示された技術は、電池モジュールの冷却流体通路の誘導部にガイドを設け、流体通路の全体にわたり冷却流体を流通させて電池モジュールの放熱を均一に行なうようにした技術である。また、特許文献２に開示された技術は、端子を対向させた状態で電池モジュールを配置し、端子を対向させた冷却流体通路から電池モジュールに冷却流体を分流させて複数の電池モジュールを均一に冷却するようにした技術である。
従来から開示されている技術では、複数の電池セルが積層された電池モジュールを単位として均一な冷却を行うことができる。しかし、電池モジュールは複数の電池セルが電池モジュールケースに収容されているのが一般的であるため、従来から提案されている技術では、複数の電池モジュールを均一に冷却することはできるが、一つの電池モジュール内では複数の電池セルの冷却にばらつきが生じてしまう。
即ち、電池モジュールは枠体の両側に面板を備えたケースに電池セルが収容されることで構成され、面板の間に複数の電池セルが積層されている。そして、複数の電池モジュールが電池ケース内に配置され、例えば、電気自動車の電源とされている。この場合、隣接する電池モジュールは面板同士が対向することになり、隣接する電池モジュールの端部の電池セル同士の間には２枚の面板が配されることになる。このため、電池モジュールの端部の電池セルの間には十分な冷却流体の通路を形成することができず、端部の電池セルは片面にしか冷却流体が供給されず、両面に冷却流体が供給される他の電池セルに比べて冷却が不十分になっていた。
従って、電池モジュールを単位として複数の電池セルを均一な状態で高い電池効率を維持することが困難であり、一つの電池セルの劣化が電池モジュールとしての劣化につながっていた。
特開２０００−６７９３４号公報 特開２００４−３１１１５７号公報
本発明は上記状況に鑑みてなされたもので、電池モジュールを単位として複数の電池セルの冷却を均一に行うことができるように電池セルを収容することができる電池モジュールケースを提供することを目的とする。
上記目的を達成するための請求項１に係る本発明の電池モジュールケースは、複数の電池セルを積層した状態で保持する枠体と、前記枠体の対向面に備えられる面板と、前記面板の一方側に形成され前記電池セルの盤面の一端側が開口する一端切り欠き部と、前記面板の他方側に形成され前記電池セルの盤面の他端側が開口する他端切り欠き部とからなり、前記一端切り欠き部の前記面板と前記他端切り欠き部の前記面板とが対向する状態で並設された際に、前記面板の対向部で前記一端切り欠き部と前記他端切り欠き部との間で冷却流体が流通する通路が形成されるようにしたことを特徴とする。
請求項１に係る本発明では、一端切り欠き部の面板と他端切り欠き部の面板とが対向する状態で並設された際に、面板の対向部で一端切り欠き部と他端切り欠き部との間で冷却流体が流通する通路が形成され、端部に配された電池セルの外側の盤面に冷却流体の通路が形成された状態になり、電池セルの配置位置に拘わらず電池セルの両盤面側に冷却流体が流通する。また、面板の切り欠き部は一方側と他方側とで逆側に備えられているので、ケースとしての強度を保つことができる。
このため、電池モジュールを単位として複数の電池セルの冷却を均一に行うことができるように電池セルを収容することができると共に、面板の切り欠き部が枠体の対角に位置するように形成されるため、同一の枠体を用いて冷却効率の良い電池モジュールを提供することができる。
そして、請求項２に係る本発明の電池モジュールケースは、請求項１に記載の電池モジュールケースにおいて、前記面板は、前記電池セルが積層される積層方向の両端に位置する面であることを特徴とする。
電池セルの積層方向に電池モジュールを並べて配置する際に、枠体同士が接する箇所が放熱的に不利である。
請求項２に係る本発明では、電池セルが積層される積層方向の両端に位置する面に切り欠き部を設けることで、不利である箇所の放熱を促進することが出来る。
また、請求項３に係る本発明の電池モジュールケースは、請求項１もしくは請求項２に記載の電池モジュールケースにおいて、前記枠体は、複数の前記電池セルの積層方向の側部にそれぞれ配される矩形枠を備え、複数の前記電池セルの積層方向の両端で前記矩形枠同士が前記面板で接続され、前記面板で接続された前記矩形枠の外周部が細板で接続されていることを特徴とする。
請求項３に係る本発明では、細板により矩形枠が接続されて強度が保たれた枠体とされる。
また、請求項４に係る本発明の電池モジュールケースは、請求項３に記載の電池モジュールケースにおいて、前記一端切り欠き部及び前記他端切り欠き部における前記矩形枠同士が補強板で接続されていることを特徴とする。
請求項４に係る本発明では、切り欠き部に補強板を設けて強度が保たれた枠体とされる。
また、請求項５に係る本発明の電池モジュールケースは、請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載の電池モジュールケースにおいて、前記電池セルは、電動機により駆動力を得る車両の動力源とされ、前記電池セルを積層した状態で前記面板同士を対向させた組が車両に複数配置されることを特徴とする。
請求項５に係る本発明では、電池セルを積層した状態で面板同士を対向させた組が車両に複数配置され、配置位置に拘わらず電池セルの両面側に冷却流体が流通する状態で多数の電池モジュールを車両に搭載することができる。
本発明の電池モジュールケースは、電池モジュールを単位として複数の電池セルの冷却を均一に行うことができるように電池セルを収容することができる。
図１には本発明の一実施形態例に係る電池モジュールケースに電池セルが収容された電気自動車の外観、図２には電池モジュールケースが格納されるバッテリケースの分解斜視、図３には本発明の一実施形態例に係る電池モジュールケースの外観、図４には本発明の一実施形態例に係る電池モジュールケースの断面、図５には図４中のＶ−Ｖ線矢視、図６には図４中のＶＩ−ＶＩ線矢視を示してある。
図１に示すように、電気自動車１の下側のフレーム（図示省略）にはバッテリケース２が取り付けられ、バッテリケース２はフロアパネル１０に覆われてフロア部材を構成している。フロアパネル１０にはシート３が支持され、フロント側のシート３のシートクッション４の下におけるフロアパネル１０（バッテリケース２）に多数の電池モジュールが格納されている。電池モジュールに収容された電池セルが接続されることにより走行駆動等の動力源となる高電圧回路が形成される。
図２に示すように、バッテリケース２の底板５には仕切板６によりモジュール収納部７が多数形成され、例えば、１つのモジュール収納部７には後述する電池モジュールケースが２個ずつ格納される。尚、１つのモジュール収納部７に１つの電池モジュールケースが格納される部位もある。詳細は後述するが、１つの電池モジュールケースには４個の電池セルが収納されて電池モジュールとされ、２つの電池モジュールには８個の電池セルが収納される。このため、例えば、モジュール収納部７が５列備えられていた場合には、４０個の電池セルが収納されることになる。
バッテリケース２の内部には図示しない導入口から冷却流体が導入され、導入された冷却流体は電池モジュールケースの内部を流通して電池セルが冷却され、電池セルの温度上昇が抑制される。例えばバッテリケース２の冷却方法として、車両の走行により吸入される空気をバッテリケース２に導入し、走行に応じて供給される冷却流体を電池モジュールケースの内部に流通させることや、冷却装置を用いて冷却流体を強制的に流通させること等が考えられる。
図３〜図６に基づいて電池モジュールケースの構成を説明する。図４に示した断面の状況は、１つのモジュール収納部７（図２参照）に格納された２個の電池モジュールの状況である。
図に示すように、電池モジュールケース１１は、複数（図示例では４個）の電池セル１２が所定の隙間を介して積層される枠体１３が備えられ、枠体１３は、４個の電池セル１２の積層方向の側部にそれぞれ配される矩形枠１４を備えている。電池セル１２の積層方向の両端の矩形枠１４は面板１５で接続され、面板１５は電池セルの盤面の一部を覆う状態とされている。
即ち、一方側（図４中左側）の面板１５ａの面には電池セル１２の盤面の一端側（上端側）が開口する一端切り欠き部１６が形成された状態とされ、他方側（図４中右側）の面板１５ｂの面には電池セル１２の盤面の他端側（下端側）が開口する他端切り欠き部１７が形成された状態とされている。
図４に示すように、一端切り欠き部１６の面板１５ａと他端切り欠き部１７の面板１５ｂとが対向する状態で並設された際に、面板１５の対向部で一端切り欠き部１６と他端切り欠き部１７との間で冷却流体が流通する通路が形成される。そして、矩形枠１４の上側及び下側の外周部の適宜箇所は細板１８で接続されている。また、一端切り欠き部１６及び他端切り欠き部１７の矩形枠１４の間は補強板１９で接続されている。
上述した構成の電池モジュールケース１１には４個の電池セル１２が積層状態で収容されて電池モジュールとされている。そして、図２に示した１つのモジュール収納部７には２個の電池モジュールケース１１が格納され、２個の電池モジュールケース１１は一方側の電池モジュールケース１１（図４中左側）の面板１５ｂと他方側の電池モジュールケース１１（図４中右側）の面板１５ａが対向した状態で配されている。
つまり、一方側の電池モジュールケース１１（図４中左側）の面板１５ｂの位置が他方側の電池モジュールケース１１（図４中右側）の一端切り欠き部１６に対応し、他方側の電池モジュールケース１１（図４中右側）の面板１５ａが一方側の電池モジュールケース１１（図４中左側）の他端切り欠き部１７に対応している。
このため、２個の電池モジュールケース１１の対向する面では、他端切り欠き部１７から一端切り欠き部１６に連通する冷却流路が形成され、電池モジュールケース１１の端部に配される電池セル１２の外側の面（面板１５に対向する面）にも冷却流体が送られる。
例えば、図４中の下側の右から左方向に冷却流体が導入されると、電池セル１２の間の隙間から上側に流通し、上側の左方向に流れていく。電池モジュールケース１１の中央に配される電池セル１２の盤面には隙間の流路から冷却流体が流れ（図中矢印Ａ）、電池セル１２が両面から冷却されて発熱が抑制される。
電池モジュールケース１１が対向する部位の端部に配されるそれぞれの電池セル１２は、一方の盤面には隙間の流路から冷却流体が流れる（図中矢印Ａ）。それぞれの電池セル１２の面板１５に対向する盤面には、他端切り欠き部１７から一端切り欠き部１６に冷却流体が流れ（図中矢印Ｂ）、それぞれの電池セル１２の面板１５に対向する盤面に冷却流体が流れる。
このため、一端切り欠き部１６の面板１５ａと他端切り欠き部１７の面板１５ｂとが対向する状態で並設された際に、面板１５の対向部で一端切り欠き部１６と他端切り欠き部１７との間で冷却流体の通路が形成されて冷却流体が流れる。
従って、電池モジュールケース１１の中央に配される電池セル１２の両盤面、及び、電池モジュールケース１１の対向する部位の端部に配されるそれぞれの電池セル１２の両盤面に対して冷却流体が流通し、電池セル１２の配置位置に拘わらず電池セル１２の両面側に冷却流体が流通して均一な冷却が可能になる。このため、上述した電池モジュールケース１１は、４個の電池セル１２の冷却を均一に行うことができるように、即ち、電池モジュールを単位として電池セル１２の冷却を均一に行うことができるように、電池セル１２を収容することができる。
また、面板１５の切り欠き部は一方側と他方側とで逆側に備えられているので、ケースとしての強度を保つことができる。また、細板１８及び補強板１９により矩形枠１４が接続されているので、冷却流路を確保しても強度が十分に保たれた枠体１３とすることができる。
尚、電池セル１２の積層方向の両端に面板１５を設け、両端の面板１５に一端切り欠き部１６及び他端切り欠き部１７を形成した例を示してあるが、切り欠き部は隣接する電池モジュールケース１１の面に備えることも可能である。即ち、面板１５を設ける枠体１３の面（部位）は任意であり、隣接する電池モジュールケース１１に対向する部位に面板１５を備えることも可能である。これにより、電池セル１２の積層方向に限らず、隣接する電池モジュールケース１１に対向する方向の冷却流体の流通を確保し、隣接する電池モジュールケース１１の間での電池セル１２の冷却を均一に行うことができる。
また、上述した実施形態例では、電池モジュールケース１１に４個の電池セル１２を収容する例を挙げて説明したが、収容される電池セル１２は、２個、３個、５個以上の複数個を収容する構成とすることも可能である。また、上述した実施形態例は、電気自動車に電池セル１２を搭載する例を挙げて説明したが、ハイブリッド車や燃料電池車の電池セルの搭載に適用することも可能である。
本発明は、複数の電池セルが収納される電池モジュールケースの産業分野で利用することができる。
本発明の一実施形態例に係る電池モジュールケースに電池セルが収容された電気自動車の外観図である。 電池モジュールケースが格納されるバッテリケースの分解斜視図である。 本発明の一実施形態例に係る電池モジュールケースの外観図である。 本発明の一実施形態例に係る電池モジュールケースの断面図である。 図４中のＶ−Ｖ線矢視図である。 図４中のＶＩ−ＶＩ線矢視図である。
１ 電気自動車
２ バッテリケース
３ シート
４ シートクッション
５ 底板
６ 仕切板
７ モジュール収容部
１０ フロアパネル
１１ 電池モジュールケース
１２ 電池セル
１３ 枠体
１４ 矩形枠
１５ 面板
１６ 一端切り欠き部
１７ 他端切り欠き部
１８ 細板
１９ 補強板

Claims (5)

  1. 複数の電池セルを積層した状態で保持する枠体と、
    前記枠体の対向面に備えられる面板と、
    前記面板の一方側に形成され前記電池セルの盤面の一端側が開口する一端切り欠き部と、
    前記面板の他方側に形成され前記電池セルの盤面の他端側が開口する他端切り欠き部とからなり、
    前記一端切り欠き部の前記面板と前記他端切り欠き部の前記面板とが対向する状態で並設された際に、前記面板の対向部で前記一端切り欠き部と前記他端切り欠き部との間で冷却流体が流通する通路が形成されるようにした
    ことを特徴とする電池モジュールケース。
  2. 請求項１に記載の電池モジュールケースにおいて、
    前記面板は、
    前記電池セルが積層される積層方向の両端に位置する面である
    ことを特徴とする電池モジュールケース。
  3. 請求項１もしくは請求項２に記載の電池モジュールケースにおいて、
    前記枠体は、
    複数の前記電池セルの積層方向の側部にそれぞれ配される矩形枠を備え、
    複数の前記電池セルの積層方向の両端で前記矩形枠同士が前記面板で接続され、
    前記面板で接続された前記矩形枠の外周部が細板で接続されている
    ことを特徴とする電池モジュールケース。
  4. 請求項３に記載の電池モジュールケースにおいて、
    前記一端切り欠き部及び前記他端切り欠き部における前記矩形枠同士が補強板で接続されている
    ことを特徴とする電池モジュールケース。
  5. 請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載の電池モジュールケースにおいて、
    前記電池セルは、電動機により駆動力を得る車両の動力源とされ、
    前記電池セルを積層した状態で前記面板同士を対向させた組が車両に複数配置される
    ことを特徴とする電池モジュールケース。
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