JP2010140802A

JP2010140802A - 電池保持装置

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Publication number: JP2010140802A
Application number: JP2008317100A
Authority: JP
Inventors: Mitsuhiro Naganuma; 充浩長沼
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2008-12-12
Filing date: 2008-12-12
Publication date: 2010-06-24
Anticipated expiration: 2028-12-12
Also published as: US9306200B2; US20100151307A1; JP4807595B2

Abstract

【課題】蓄電器の加温と冷却の両機能をバランス良く効率的に実現可能な電池保持装置を提供する。
【解決手段】少なくとも１つの蓄電セル１０１ａ，１０１ｂを含む蓄電器を保持する電池保持装置は、蓄電セルの側面又は隣り合う蓄電セルの間に設けられ、蓄電セルに対向する面が凹凸形状であるセルホルダ１０３ａ〜１０３ｃと、少なくとも一部がセルホルダ内に埋設されたヒータ線と、を備える。セルホルダは、凹凸形状の面の凸部で蓄電セルと接触する。
【選択図】図１

Description

本発明は、少なくとも１つの蓄電セルを含む蓄電器を保持する電池保持装置に関する。

ＥＶ（Electric Vehicle：電気自動車）やＨＥＶ（Hybrid Electrical Vehicle：ハイブリッド電気自動車）等の車両には、モータ等に電力を供給する蓄電器が搭載される。蓄電器には、直列に接続された複数の蓄電セルが設けられている。蓄電セルには、ニッケル水素電池やリチウムイオン電池等の２次電池が用いられる。これらの２次電池の出力性能は温度に依存し、低温時には低下する。このため、２次電池を備えた蓄電器を搭載したＥＶやＨＥＶ等の車両が寒冷地で特に冬季に用いられる場合、蓄電器から十分な電力がモータに供給されないために所望の出力が得られない場合が考えられる。

この問題を解決するために、特許文献１に記載の二次電池モジュールは、図９に示すように、単位電池１１’が内蔵されたハウジング１２’内の隔壁１５’と単位電池１１’の間にＰＴＣヒーター２４’を備える。ＰＴＣヒーター２４’は、自動車内に設けられる鉛蓄電池あるいは発電機から電源の供給を受けて発熱し、ハウジング１２’に流入された空気を加熱する。

また、特許文献１には、図１０に示すように、ＰＴＣヒーター２７を単位電池１１”に接触させて、隔壁１５”の凹部１５０”内に配置した二次電池モジュールも開示されている。当該二次電池モジュールでは、ＰＴＣヒーター２７が隔壁１５”との間に間隔を置かずに密着されている。このため、ＰＴＣヒーター２７には、空気流動のための貫通口２７ａが設けられている。

また、特許文献２に記載の電池では、図１１に示すように、正極活物質層１２１、電解質層１２２及び負極活物質層１２３をこの並び順で含んでなるバイポーラ電池の電解質層１２２の内部に、ヒータ部３００が埋設されている。ヒータ部３００は、正極外部端子１１１からヒータ部３００を通じて負極外部端子１１２に電流が流れる過程でジュール熱を発生する。その結果、電池は、内部で発生したジュール熱によって加熱される。

特開２００６−２６９４２６号公報特開２００４−０６３３９７号公報

上記説明した特許文献１に記載の二次電池モジュールには、単位電池１１’，１１”と隔壁１５’，１５”の間にＰＴＣヒーター２４’，２７が設けられている。当該二次電池モジュールにおいては、単位電池１１’，１１”を冷却する際、隔壁１５’と単位電池１１’の間の空間内のＰＴＣヒーター２４’によって占有されていない空間、又はＰＴＣヒーター２７に設けられた貫通口２７ａに冷却風を送り込む。しかし、ＰＴＣヒーター２４’，２７による電池１１’，１１”の加温範囲を広くとるためにＰＴＣヒーターの数を増やすと、冷却風が十分に流動しない場合が考えられる。

また、上記説明した特許文献２には、ヒータ部３００によって電池を昇温する概念は示されているが、複数のバイポーラ電池間に冷却風を通して電池を冷却するといった概念は示されていない。

本発明の目的は、蓄電器の加温と冷却の両機能をバランス良く効率的に実現可能な電池保持装置を提供することである。

上記課題を解決して係る目的を達成するために、請求項１に記載の発明の電池保持装置は、少なくとも１つの蓄電セル（例えば、実施の形態での蓄電セル１０１ａ，１０１ｂ）を含む蓄電器を保持する電池保持装置であって、前記蓄電セルの側面又は隣り合う蓄電セルの間に設けられ、前記蓄電セルに対向する面が凹凸形状であるセルホルダ（例えば、実施の形態でのセルホルダ１０３ａ〜１０３ｃ）と、少なくとも一部が前記セルホルダ内に埋設されたヒータ線（例えば、実施の形態でのヒータ線１０９）と、を備え、前記セルホルダは、前記凹凸形状の面の凸部（例えば、実施の形態での凸部１０５）で前記蓄電セルと接触することを特徴としている。

さらに、請求項２に記載の発明の電池保持装置では、前記セルホルダ内に埋設された前記ヒータ線の一部は、前記凸部に沿って延伸したことを特徴としている。

さらに、請求項３に記載の発明の電池保持装置では、前記セルホルダの前記凹凸形状の面には、線状の凸部及び凹部（例えば、実施の形態での凹部１０７）が交互に並設され、前記セルホルダ内に埋設された前記ヒータ線の一部は、前記セルホルダの前記凹凸形状の面に設けられた複数の凸部の内の少なくとも２つの隣り合う凸部に沿って延伸したことを特徴としている。

さらに、請求項４に記載の発明の電池保持装置では、前記セルホルダの前記凹凸形状の面に設けられた凹部と前記蓄電セルの間の空間は、当該電池保持装置の外部から供給される冷却風の通気経路を形成することを特徴としている。

さらに、請求項５に記載の発明の電池保持装置では、前記通気経路の方向は、前記セルホルダ内に埋設され前記凸部に沿って延伸した前記ヒータ線の方向と同一であることを特徴としている。

さらに、請求項６に記載の発明の電池保持装置では、前記セルホルダ内に埋設された前記ヒータ線は、前記隣り合う凸部に沿って延伸したヒータ線の端と端をつなぐ折り返し部を含むことを特徴としている。

さらに、請求項７に記載の発明の電池保持装置では、前記セルホルダの前記凹凸形状の面に設けられた凹部の厚さは、前記ヒータ線の径よりも大きいことを特徴としている。

さらに、請求項８に記載の発明の電池保持装置では、前記セルホルダは絶縁部材で構成されることを特徴としている。

さらに、請求項９に記載の発明の電池保持装置では、前記蓄電セルと前記セルホルダは一体で構成されることを特徴としている。

請求項１に記載の発明の電池保持装置によれば、蓄電器の加温と冷却の両機能をバランス良く効率的に実現可能である。

請求項２及び５に記載の発明の電池保持装置によれば、ヒータ線で発生した熱によって効率良く蓄電セルを温めることができる。

請求項４及び５に記載の発明の電池保持装置によれば、冷却風の通気経路が十分確保され、蓄電セルは冷却風によって直接冷やされる。

請求項６及び７に記載の発明の電池保持装置によれば、セルホルダ内にヒータ線を効率良く配置することができる。

請求項８に記載の発明の電池保持装置によれば、蓄電セルは互いに電気的影響を受けない。

請求項９に記載の発明の電池保持装置によれば、蓄電セルとセルホルダ間の熱伝導性が向上し、かつ、作業効率が向上する。

以下、本発明に係る電池保持装置の実施形態について、図面を参照して説明する。

図１は、一実施形態の電池保持装置を示す斜視図である。また、図２は、図１に示した電池保持装置の分解斜視図である。図１及び図２に示された電池保持装置は、２つの蓄電セル１０１ａ，１０１ｂから構成される蓄電器と一体化して各蓄電セルを保持するセルホルダ１０３ａ〜１０３ｃを備える。セルホルダ１０３ａ，１０３ｂは蓄電セル１０１ａを保持し、セルホルダ１０３ｂ，１０３ｃは蓄電セル１０１ｂを保持する。セルホルダ１０３ｂは、蓄電セル１０１ａ，１０１ｂに共通の保持部材として用いられ、蓄電セル１０１ａと蓄電セル１０１ｂを仕切る。

セルホルダ１０３ａ〜１０３ｃは、樹脂等の絶縁部材で構成され、内部に空洞は設けられていない。絶縁部材で構成されたセルホルダ１０３ａ〜１０３ｃによって蓄電セル１０１ａ，１０１ｂが保持されているため、蓄電セル１０１ａ，１０１ｂは互いに電気的影響を受けない。

また、セルホルダ１０３ａ〜１０３ｃの蓄電セルと対向する面は凹凸形状に形成されている。本実施形態では、図２に示すように、当該凹凸形状の面に線状の凸部１０５及び凹部１０７が交互に並設されている。また、セルホルダ１０３ａ〜１０３ｃの凸部１０５及び凹部１０７の両端側の面は開放されている。

図１に示した蓄電セル１０１ａ，１０１ｂがセルホルダ１０３ａ〜１０３ｃによって一体化された状態において、セルホルダ１０３ａ〜１０３ｃの凸部１０５は、それぞれ保持する蓄電セルと接触する。一方、セルホルダ１０３ａ〜１０３ｃの凹部１０７は蓄電セルと接触しない。このため、凹部１０７と蓄電セルの間には空間が存在する。上述したように、セルホルダ１０３ａ〜１０３ｃの凸部１０５及び凹部１０７の両端側の面は開放されているため、当該空間は、電池保持装置の外部から供給される冷却風の通気経路を形成する。

また、セルホルダ１０３ａ〜１０３ｃにはそれぞれヒータ線１０９が埋設されている。図３は、セルホルダ１０３ａに埋設されたヒータ線１０９の形状を示す図である。図３に示すように、ヒータ線１０９の一部は、凹凸形状の面に形成された凸部１０５に沿って延伸し、当該凸部１０５の端近傍で別の凸部１０５へと折り返した後、当該別の凸部１０５に沿って延伸する。また、ヒータ線１０９の両端１１０はセルホルダ１０３ａに埋設されておらず、セルホルダ１０３ａの一面から延出している。

本実施形態では、図３に示したセルホルダ１０３ａと同様に、セルホルダ１０３ｂ，１０３ｃにもヒータ線１０９が埋設されている。図４は、本実施形態の電池保持装置の断面透過図である。図４に示すように、セルホルダ１０３ａ，１０３ｃでは各凸部に沿ってヒータ線が延伸しているが、セルホルダ１０３ｂでは両面の凸部に共通してヒータ線１０９が延伸している。なお、セルホルダ１０３ａ〜１０３ｃの凹部１０７の厚さは、ヒータ線１０９の径よりも大きい。

セルホルダ１０３ａ〜１０３ｃに埋設されたヒータ線１０９には、セルホルダ１０３ａ〜１０３ｃから延出したヒータ線１０９の両端１１０を介して、外部又は蓄電セル１０１ａ，１０１ｂから電流が供給される。ヒータ線１０９に電流が流れることによってヒータ線１０９は発熱し、その熱によってセルホルダ１０３ａ〜１０３ｃが温められる。

上述したように、セルホルダ１０３ａ〜１０３ｃの凸部１０５は、それぞれ保持する蓄電セルと接触する。したがって、ヒータ線１０９から発生した熱は、セルホルダ１０３ａ〜１０３ｃの凸部１０５を介して蓄電セルに伝導していく。本実施形態では、セルホルダ１０３ａのヒータ線１０９から発生した熱は蓄電セル１０１ａの一面に伝導していき、セルホルダ１０３ｂのヒータ線１０９から発生した熱は蓄電セル１０１ａの他面及び蓄電セル１０１ｂの一面に伝導していき、セルホルダ１０３ｃのヒータ線１０９から発生した熱は蓄電セル１０１ｂの他面に伝導していく。なお、本実施形態のセルホルダ１０３ａ〜１０３ｃは、絶縁性だけでなく熱伝導率も高い材質で構成されることが望ましい。

図３及び図４に示した例では、ヒータ線１０９は、全ての凸部に沿って延伸している。しかし、当該例に限らず、ヒータ線１０９は、一部の凸部に沿って延伸した形態であっても良い。すなわち、ヒータ線１０９が延伸していない凸部があっても良い。

また、ヒータ線１０９の両端１１０がセルホルダ１０３ａ〜１０３ｃから延出する面は、図１〜図４に示した蓄電セル１０１ａ，１０１ｂの電極が設けられた面側に限らない。例えば、図５に示すように、凸部１０５及び凹部１０７の一端の面側からヒータ線１０９の両端が延出しても良い。

また、セルホルダ１０３ａ〜１０３ｃの凹凸形状の面に形成された凸部１０５は線状に限らない。図６は、他の凹凸形状の面を有するセルホルダ１０３ｃ’の斜視図である。図６に示すように、蓄電セルと接触する面に凸部１０５’が格子状に形成されていても良い。

図１〜図５に示したセルホルダ１０３ａ〜１０３ｃは、凸部１０５が線状に形成されているため、凸部１０５の長手方向と垂直な方向には湾曲できるが、並行な方向には湾曲できない。しかし、図６に示したセルホルダ１０３ｃ’であれば、いずれの方向にも湾曲できる。このため、セルホルダ１０３ｃ’は、蓄電セル１０１ｂとの接着性が良い。すなわち、蓄電セル１０１ｂのセルホルダ１０３ｃとの接触面がセルホルダ１０３ｃ側に膨らんでも、凸部１０５’は蓄電セル１０１ｂに接触する。

以上説明したように、本実施形態の電池保持装置が備えるセルホルダ１０３ａ〜１０３ｃの蓄電セル１０１ａ，１０１ｂと対向する面には、線状又は格子状の凸部１０５が設けられている。また、セルホルダ１０３ａ〜１０３ｃには、凸部１０５に沿って延伸した状態のヒータ線１０９が埋設されている。したがって、蓄電セル１０１ａ，１０１ｂがセルホルダ１０３ａ〜１０３ｃによって一体化された状態においてヒータ線１０９に電流を流せば、ヒータ線１０９で発生した熱がセルホルダ１０３ａ〜１０３ｃの凸部１０５を介して蓄電セル１０１ａ，１０１ｂを伝導していく。その結果、効率良く蓄電セル１０１ａ，１０１ｂが温められる。

一方、セルホルダ１０３ａ〜１０３ｃの凹部１０７と蓄電セルの間の空間は、外部から供給される冷却風の通気経路を形成する。当該通気経路の方向はヒータ線１０９の方向と同一であり、上記ヒータ線１０９は通気経路の妨げとはなっておらず、十分な通気経路が確保されている。また、通気経路を通る冷却風は蓄電セルを直接冷やす。このように、本実施形態の電池保持装置は、蓄電セル１０１ａ，１０１ｂから構成される蓄電器の加温機能と冷却機能をバランス良く効率的に実現できる。

また、ヒータ線１０９はセルホルダ１０３ａ〜１０３ｃに埋設されているため、蓄電セル１０１ａ，１０１ｂと一体化する際の組立工程が容易である。

なお、本実施形態の電池保持装置は、２つの蓄電セル１０１ａ，１０１ｂを保持するために３個のセルホルダ１０３ａ〜１０３ｃを備える。しかし、図７に示したように、３つの蓄電セルを保持する場合、電池保持装置は、１つのセルホルダ１０３ａ、２つのセルホルダ１０３ｂ及び１つのセルホルダ１０３ｃを含む４つのセルホルダを備える。このように、ｎつ（ｎは１以上の整数）の蓄電セルを保持する場合、電池保持装置は、１つのセルホルダ１０３ａ、ｎ−１つのセルホルダ１０３ｂ及び１つのセルホルダ１０３ｃを含むｎ＋１つのセルホルダを備える。

また、本実施形態では、図２に示したように、蓄電セル１０１ａ，１０１ｂとセルホルダ１０３ａ〜１０３ｃを別体で構成し、各々を組み合わせることによって電池保持装置が構成されている。しかし、図８に示すように、蓄電セルの外壁とセルホルダを一体に成形しても良い。蓄電セルの外壁とセルホルダを一体に成形すると、蓄電セルとセルホルダ間の熱伝導性が向上し、かつ、作業効率が向上する。

一実施形態の電池保持装置を示す斜視図図１に示した電池保持装置の分解斜視図セルホルダ１０３ａに埋設されたヒータ線１０９の形状を示す図図１に示した電池保持装置の断面透過図セルホルダ１０３ａに埋設されたヒータ線１０９の他の形状を示す図他の凹凸形状の面を有するセルホルダ１０３ｃ’の斜視図３つの蓄電セルを保持する電池保持装置を示す斜視図（ａ）及び断面透過図（ｂ）蓄電セルとセルホルダが一体成形された電池保持装置の断面透過図特許文献１に記載の二次電池モジュールを示す図特許文献１に記載の二次電池モジュールを示す図特許文献２に記載の電池を示す図

符号の説明

１０１ａ，１０１ｂ蓄電セル
１０３ａ〜１０３ｃ，１０３ｃ’ セルホルダ
１０５，１０５’ 凸部
１０７凹部
１０９ヒータ線

Claims

少なくとも１つの蓄電セルを含む蓄電器を保持する電池保持装置であって、
前記蓄電セルの側面又は隣り合う蓄電セルの間に設けられ、前記蓄電セルに対向する面が凹凸形状であるセルホルダと、
少なくとも一部が前記セルホルダ内に埋設されたヒータ線と、を備え、
前記セルホルダは、前記凹凸形状の面の凸部で前記蓄電セルと接触することを特徴とする電池保持装置。
請求項１に記載の電池保持装置であって、
前記セルホルダ内に埋設された前記ヒータ線の一部は、前記凸部に沿って延伸したことを特徴とする電池保持装置。
請求項１に記載の電池保持装置であって、
前記セルホルダの前記凹凸形状の面には、線状の凸部及び凹部が交互に並設され、
前記セルホルダ内に埋設された前記ヒータ線の一部は、前記セルホルダの前記凹凸形状の面に設けられた複数の凸部の内の少なくとも２つの隣り合う凸部に沿って延伸したことを特徴とする電池保持装置。
請求項１〜３のいずれか一項に記載の電池保持装置であって、
前記セルホルダの前記凹凸形状の面に設けられた凹部と前記蓄電セルの間の空間は、当該電池保持装置の外部から供給される冷却風の通気経路を形成することを特徴とする電池保持装置。
請求項４に記載の電池保持装置であって、
前記通気経路の方向は、前記セルホルダ内に埋設され前記凸部に沿って延伸した前記ヒータ線の方向と同一であることを特徴とする電池保持装置。
請求項３に記載の電池保持装置であって、
前記セルホルダ内に埋設された前記ヒータ線は、前記隣り合う凸部に沿って延伸したヒータ線の端と端をつなぐ折り返し部を含むことを特徴とする電池保持装置。
請求項６に記載の電池保持装置であって、
前記セルホルダの前記凹凸形状の面に設けられた凹部の厚さは、前記ヒータ線の径よりも大きいことを特徴とする電池保持装置。
請求項１〜７のいずれか一項に記載の電池保持装置であって、
前記セルホルダは絶縁部材で構成されることを特徴とする電池保持装置。
請求項１〜８のいずれか一項に記載の電池保持装置であって、
前記蓄電セルと前記セルホルダは一体で構成されることを特徴とする電池保持装置。