JP2009259455A - 組電池および電源システム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本発明により提供される組電池は、電極体および電解質を容器に収容してなる複数の単電池と、該単電池の熱を放散させる冷却機構とを備える。上記電極体の一端および他端には正負の電極端子がそれぞれ接続されており、上記冷却機構は該電極体の両端部に比べて中央部の冷却効率が高くなるように構成されている。上記冷却機構は、例えば、隣接する単電池の扁平面間に配置されたスペーサプレート140と該単電池の扁平面との間に形成された冷媒通路146であり得る。プレート140の中央部140Cは、両端部140A,Bよりも熱伝導率の高い材料により構成されている。
【選択図】図5
Description
単電池としてリチウムイオン電池を用いる場合を例として、図1〜5を参照しつつ、本実施形態(例1)に係る組電池10の構成を説明する。
(1)150Aで10秒間放電。
本実施形態に係る組電池は、上述した例1に係る組電池とはスペーサプレートの外形が異なる一例である。すなわち本実施形態では、図5に示す形状のスペーサプレート140に代えて、図7に示すように、縦方向に直線状に延びて該縦方向の一端(上端)から他端(下端)に至る凸部243および凹部(縦溝)245が交互に平行に形成されたスペーサプレート240を用いる。その他の部分の構成は例1に係る組電池10と同様である。すなわち、本実施形態のプレート240は、例1のスペーサプレート140と同様に、両端部240A,240Bの構成材料(例えばポリプロピレン樹脂)に比べて、中央部240Cはより熱伝導率の高い材料(例えばアルミニウム)により構成されている。
本実施形態に係る組電池は、上述した例1に係る組電池とはスペーサプレートの外形が異なる他の例である。すなわち図8に示すように、本実施形態のスペーサプレート340は、図5に示すスペーサプレート140の横方向の中央部において、隣り合う凹部(横溝)144を隔てる壁面(凸部142)に切れ目341が設けられた構成を有する。このことによって、横溝144と交差して縦方向に延びる一本の縦溝345が形成されている。横溝144と縦溝345とはそれらの交点で連絡している。その他の部分の構成は例1に係る組電池10と同様である。すなわち、本実施形態のプレート340は、例1のスペーサプレート140と同様に、両端部340A,340Bの構成材料(例えばポリプロピレン樹脂)に比べて、中央部340Cはより熱伝導率の高い材料(例えばアルミニウム)により構成されている。
本実施形態に係る組電池は、上述した例1に係る組電池とはスペーサプレートの外形が異なる他の例である。すなわち図9に示すように、本実施形態のスペーサプレート440には、その横方向の中央部440Cのうち縦方向の中央部に、該プレート440を厚み方向に貫通する長方形状の開口部448が設けられている。この開口部448を横断する部分では凸部142が途切れている。その他の部分の構成は例1に係る組電池10と同様である。すなわち、本実施形態のプレート440は、例1のスペーサプレート140と同様に、両端部440A,440Bの構成材料(例えばポリプロピレン樹脂)に比べて、中央部440Cはより熱伝導率の高い材料(例えばアルミニウム)により構成されている。
本実施形態に係る組電池は、上述した例1に係る組電池とはスペーサプレートの外形が異なる他の例である。すなわち図10に示すように、本実施形態のスペーサプレート540には、その横方向の中央部540Cに、該中央部540Cの上端および下端を若干残して、プレート540を厚み方向に貫通する概ね正方形状の開口部548が設けられている。また、開口部548の内側には、上記正方形状の両対角線に沿うX型の筋交い549が設けられている。筋交い549の厚みは溝144におけるプレート540の厚みとほぼ同等である。凸部144の横方向の中央部は開口部548により途切れているが、筋交い549のうち凸部144の延長線上に位置する箇所には、凸部142と同じ高さの凸部542が形成されている。その他の部分の構成は例1に係る組電池10と同様である。すなわち、本実施形態のプレート540は、例1のスペーサプレート140と同様に、両端部540A,540Bの構成材料(例えばポリプロピレン樹脂)に比べて、中央部540Cはより熱伝導率の高い材料(例えばアルミニウム)により構成されている。
本実施形態に係る組電池は、上述した例1に係る組電池とはスペーサプレートの外形が異なる他の例である。図11に示すように、本実施形態のスペーサプレート640は、例2のスペーサプレート240(図7参照)と同様に、縦方向に直線状に延びて該縦方向の上端から下端に至る凸部243および凹部(縦溝)245が交互に平行に形成された構成を有する。ただし、スペーサプレート240では横方向の各部で凸部243および凹部245の形状(幅)およびピッチが均等であったのに対して、プレート640では両端部640A,640Bに比べて中央部640Cでは凸部243の幅が狭くなるように(したがって凹部245のピッチが小さくなるように)構成されている。その他の部分の構成は例1に係る組電池10と同様である。すなわち、本実施形態のプレート640は、例1のスペーサプレート140と同様に、両端部640A,640Bの構成材料(例えばポリプロピレン樹脂)に比べて、中央部640Cはより熱伝導率の高い材料(例えばアルミニウム)により構成されている。
本実施形態は、電池の使用状況(ここでは放電レート)に応じて両端部と中央部との冷却効率のバランスを変更し得るように構成された組電池および該組電池を含んで構成された電源システムに関する。
2:電源システム
10:組電池
20:単電池
50:容器
52:側壁(扁平面)
60:正極端子
62:負極端子
80:捲回電極体(電極体)
81:捲回コア部分
82:正極シート(シート状正極)
82A:正極側はみ出し部
84:負極シート(シート状負極)
84A:負極側はみ出し部
140,240,340,440,540,640,740,840:スペーサプレート(冷却機構)
140A,240A,340A,440A,540A,640A,740A,840A:横方向の一端部
140B,240B,340B,440B,540B,640B,740B,840B:横方向の他端部
140C,240C,340C,440C,540C,640C,740C,840C:横方向の一端部
142,243,542:凸部
144:凹部(横溝)
245:凹部(縦溝)
345:縦溝
146,247,347:冷媒通路(冷却機構)
448,548:開口部
549:筋交い
750:冷却制御手段
752:電流計(電流値検出手段)
760:電子制御ユニット(冷却効率調節手段)
780,880:遮蔽部材(冷却機構)
782,882:開口部
784,884:遮蔽部
Claims (13)
- 充放電可能な複数の単電池と、該単電池から生じる熱を外部に放散させる冷却機構と、を備えた組電池であって、
前記単電池はシート状の電極が重ね合わされた形態の電極体が電解質とともに容器に収容された構成を有し、該電極体の一端および他端には正負の電極端子がそれぞれ接続されており、
前記冷却機構は、前記電極体の正極端子接続側端部および負極端子接続側端部に比べてそれらの中央部の冷却効率が高くなるように構成されている、組電池。 - 前記単電池は扁平な角型形状の容器を備え、前記電極体は、前記正極端子接続側端部および前記負極端子接続側端部がそれぞれ前記容器の横方向の一端部および他端部に位置するように該容器内に収容されており、
前記組電池は、複数の前記単電池を積層方向に配列してなり、隣接する前記単電池の扁平面間に配置されたスペーサプレートを備え、
前記冷却機構は、隣接する前記単電池の扁平面間に形成された冷媒通路を含み、該冷媒通路は前記スペーサプレートに面して形成されており、
前記スペーサプレートは、前記横方向の両端部に比べてそれらの中央部のほうが熱伝導率の高い材料により構成されている、請求項1に記載の組電池。 - 前記単電池は扁平な角型形状の容器を備え、前記電極体は、前記正極端子接続側端部および前記負極端子接続側端部がそれぞれ前記容器の横方向の一端部および他端部に位置するように該容器内に収容されており、
前記組電池は、複数の前記単電池を積層方向に配列してなり、
前記冷却機構は、隣接する前記単電池の扁平面間に形成された冷媒通路を含み、
前記扁平面の前記横方向の両端部に比べて前記中央部では、該扁平面が前記冷媒通路に露出する面積の割合が高くなるように構成されている、請求項1に記載の組電池。 - 前記単電池の扁平面間に配置されたスペーサプレートを備え、前記冷媒通路は該スペーサプレートに面して形成されており、
前記スペーサプレートには、該プレートの横方向の一端から他端に至る冷媒通路を区画する溝であって該横方向の一端から他端に向かって延びる横溝が形成されており、
前記スペーサプレートの横方向の中央部には、該プレートの縦方向の上端から下端に至る冷媒通路を区画する溝であって前記横溝と交差して延びる縦溝が形成されている、請求項3に記載の組電池。 - 前記単電池の扁平面間に配置されたスペーサプレートを備え、前記冷媒通路は該スペーサプレートに面して形成されており、
前記スペーサプレートには、前記容器の横方向の一端部、他端部および中央部の夫々に、該プレートの縦方向の上端から下端に至る前記冷媒通路を区画する溝であって該縦方向の上端から下端に向かって延びる縦溝が形成されており、
前記横方向の両端部に比べて前記中央部では、前記縦溝が、より大きな開口幅および/またはより小さなピッチで形成されている、請求項3に記載の組電池。 - 前記スペーサプレートの横方向の中央部には、該プレートを厚み方向に貫通する開口部が形成されている、請求項4または5に記載の組電池。
- 前記スペーサプレートは、前記横方向の両端部に比べてそれらの中央部のほうが熱伝導率の高い材料により構成されている、請求項4から6のいずれか一項に記載の組電池。
- 前記単電池はリチウムイオン電池である、請求項1から7のいずれか一項に記載の組電池。
- 請求項1から8のいずれか一項に記載の組電池を備える車両。
- 充放電可能な複数の単電池および該単電池から生じる熱を外部に放散させる冷却機構を備えた組電池と、
前記冷却機構の作動を制御する冷却制御手段と、
を備えた電源システムであって、
前記単電池はシート状の電極が重ね合わされた形態の電極体が電解質とともに容器に収容された構成を有し、該電極体の一端および他端には正負の電極端子がそれぞれ接続されており、
前記冷却機構は、前記電極体の正極端子接続側端部および負極端子接続側端部とそれらの中央部との相対的な冷却効率を変更し得るように構成されており、
前記冷却制御手段は、前記組電池の放電電流値を検出する電流値検出手段と、その検出値に応じて前記冷却効率を変更する冷却効率調節手段とを備え、前記検出値が所定値よりも高いときに前記中央部の相対的な冷却効率をより高くするように前記冷却機構の作動を制御する、電源システム。 - 前記単電池は扁平な角型形状の容器を備え、前記電極体は、前記正極端子接続部側端部および前記負極端子接続部側端部がそれぞれ前記容器の横方向の一端部および他端部に位置するように該容器内に収容されており、
前記組電池は、複数の前記単電池を積層方向に配列してなり、
前記冷却機構は:
隣接する前記単電池の扁平面間に形成された冷媒通路、ここで該冷媒通路は前記容器の横方向の一端部、他端部およびそれらの中央部の夫々に、該容器の縦方向に形成されている;および、
前記冷媒通路のうち少なくとも一部の開口を少なくとも部分的に遮蔽し得る遮蔽部材であって、前記冷却制御手段により前記遮蔽のタイミングを制御可能に構成された遮蔽部材;
を包含する、請求項10に記載の電源システム。 - 前記単電池はリチウムイオン電池である、請求項10または11に記載の電源システム。
- 請求項10から12のいずれか一項に記載の電源システムを備える車両。
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