JP2011081981A - Secondary battery module - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は二次電池モジュールに関し、特に、複数の電池セルを備える二次電池モジュールに関する。 The present invention relates to a secondary battery module, and more particularly, to a secondary battery module including a plurality of battery cells.
様々な電子機器の電源として二次電池が用いられている。最近では、二次電池の高出力化が進み、様々な携帯機器や移動体等の電源として採用されている。そのため、携帯機器や移動体等の搭載された二次電池が、常温環境(略15℃〜略30℃の環境)で使用されるだけでなく、当初予定されていなかった低温環境(略−50℃以下の環境)で用いられる場合も増加している。 Secondary batteries are used as power sources for various electronic devices. Recently, the output of secondary batteries has been increased, and it has been adopted as a power source for various portable devices and mobile objects. For this reason, secondary batteries mounted on portable devices and mobile objects are not only used in a normal temperature environment (an environment of about 15 ° C. to about 30 ° C.) but also a low temperature environment (about −50) that was not initially planned. It is also increasing when it is used in an environment below ℃.
一方、高温環境で二次電池を使用すると、その出力および信頼性が低下することが知られている。そのため、二次電池自身の発熱によって周囲の環境が加熱されることを防止するために、放熱手段が設けられたものが提案されている。 On the other hand, it is known that when a secondary battery is used in a high temperature environment, its output and reliability are lowered. Therefore, in order to prevent the surrounding environment from being heated by the heat generated by the secondary battery itself, a battery provided with heat radiating means has been proposed.
また、隣接する発熱機構からの熱を遮断するための部分的な断熱材を備え、外部からの加熱を防止するバッテリーカバーが提案されている(特許文献1参照)。 In addition, a battery cover has been proposed that includes a partial heat insulating material for blocking heat from an adjacent heat generating mechanism and prevents external heating (see Patent Document 1).
しかしながら、二次電池が低温環境で使用される場合には、上記のように発熱機構からの熱を遮断するとともに、二次電池で生じた熱を放熱する手段を備えるバッテリーカバーに二次電池を収容すると、自身の発電によって生じる熱が外部環境に奪われて、二次電池が当初予定されていなかった低温環境に曝されることとなる。 However, when the secondary battery is used in a low temperature environment, the secondary battery is attached to the battery cover provided with means for interrupting the heat from the heat generating mechanism and radiating the heat generated in the secondary battery as described above. When it is accommodated, heat generated by its own power generation is taken away by the external environment, and the secondary battery is exposed to a low-temperature environment that was not initially planned.
二次電池は低温環境で使用されると内部抵抗が大きくなり、電池の容量が低下する。例えばリチウムイオン電池のように内部抵抗の小さい二次電池では、自身の発電による発熱量が小さいため、低温環境で使用する場合には常温環境の場合と比較して容量低下が顕著であった。 When the secondary battery is used in a low temperature environment, the internal resistance increases and the capacity of the battery decreases. For example, in a secondary battery having a low internal resistance such as a lithium ion battery, the amount of heat generated by its own power generation is small. Therefore, when it is used in a low temperature environment, the capacity is significantly reduced as compared with a normal temperature environment.
本発明は、上記事情に鑑みて成されたものであって、外部環境に関わらず容量低下を抑制する二次電池モジュールを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to provide a secondary battery module that suppresses a decrease in capacity regardless of the external environment.
本発明の第1態様による二次電池モジュールは、複数の電池セルと、複数の電池セルと、前記複数の電池セルを支持する底板と、前記底板の端縁から延びる壁板とを含み、前記複数の電池セルを収容する収容体と、前記底板および前記壁板の少なくとも一方の外面に取り付けられ、前記収容体の内部環境を外部環境と熱的に隔絶する断熱手段と、を備える二次電池モジュールである。 The secondary battery module according to the first aspect of the present invention includes a plurality of battery cells, a plurality of battery cells, a bottom plate supporting the plurality of battery cells, and a wall plate extending from an edge of the bottom plate, A secondary battery comprising: a housing body that houses a plurality of battery cells; and a heat insulating means that is attached to an outer surface of at least one of the bottom plate and the wall plate and thermally isolates the internal environment of the housing body from the external environment. It is a module.
本発明の第2態様による二次電池モジュールは、複数の電池セルと、前記複数の電池セルを支持する底板と、前記底板の端縁から延びる壁板とを含み、前記複数の電池セルを収容する収容体と、前記収容体の内部環境を外部環境と熱的に隔絶する断熱手段と、を備え、前記底板および前記壁板の少なくとも一方は、前記底板あるいは前記壁板の端縁から突出し、端部が前記底板あるいは前記壁板と対向するように屈曲した誘導部材を備え、前記断熱手段は、前記誘導部材と前記底板あるいは前記誘導部材と前記壁板との間に設けられた誘導溝に挿入される二次電池モジュールである。 A secondary battery module according to a second aspect of the present invention includes a plurality of battery cells, a bottom plate that supports the plurality of battery cells, and a wall plate that extends from an edge of the bottom plate, and accommodates the plurality of battery cells. And a heat insulating means that thermally isolates the internal environment of the container from the external environment, and at least one of the bottom plate and the wall plate protrudes from an edge of the bottom plate or the wall plate, The guide member is bent so that the end portion faces the bottom plate or the wall plate, and the heat insulating means is provided in a guide groove provided between the guide member and the bottom plate or the guide member and the wall plate. It is the secondary battery module inserted.
本発明によれば、外部環境に関わらず容量低下を抑制する二次電池モジュールを提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the secondary battery module which suppresses a capacity | capacitance fall regardless of external environment can be provided.
以下、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。本実施形態に係る二次電池モジュールBTは、外部環境と熱的に隔絶する機能を有する二次電池モジュールであって、産業用車両に搭載されている。例えば、図1に示すように産業用車両としてのフォークリフト100は、作業者が座るシートSTと、シートSTを支持する支持部104と、支持部104の下に配置された4つの車輪106と、作業者がフォークリフト100の動作を操作する操作部102と、リフト対物を支持するフォークFKと、を備えている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail. The secondary battery module BT according to the present embodiment is a secondary battery module having a function of thermally isolating from the external environment, and is mounted on an industrial vehicle. For example, as shown in FIG. 1, the
支持部104内の空間には、操作部102の操作により車輪106およびフォークFKを駆動する駆動手段(図示せず)と、電源としての二次電池モジュールBTが収容されている。二次電池モジュールBTは、フォークリフトのフォークFKでリフト対象物を持上げた際に、車体の転倒等を防止する錘としての役割も果たしている。
In the space in the
二次電池モジュールBTは、図2に示すように、直列に接続された複数の電池セル10と、複数の電池セル10を収容する収容体としてのバッテリーケース20とを備えている。電池セル10は、例えばリチウムイオン電池である。複数の電池セル10は、バッテリーケース20内において、絶縁手段(図示せず)を介して並んで配置されている。
As shown in FIG. 2, the secondary battery module BT includes a plurality of
複数の電池セル10のそれぞれは、略直方体状であって、バッテリーケース20の開口側に配置された端面11と、端面11と対向する底面(図示せず)と、端面11と底面との間に延びる側面(図示せず)とを備えている。複数の電池セル10は、互いに側面同士が対向するように並んで配置されている。端面11には、端面11と略直交する方向に突出した電極端子(図示せず)が配置されている。電極端子は、正極端子と負極端子とを備えている。
Each of the plurality of
電池セル10の正極端子は、導電性接続部材12によって、隣接する電池セル10の負極端子に電気的に接続されている。直列に接続された複数の電池セル10には、複数の電池セル10を放電および充電するための導電ケーブルCBLが接続されている。この導電ケーブルCBLをフォークリフトの駆動手段に接続することにより、駆動手段に電源電流が供給される。
The positive electrode terminal of the
バッテリーケース20は、複数の電池セル10の底面と対向するとともに複数の電池セル10を支持する底板(図示せず)、および、底板の端縁から底板と略直交する方向に延びた複数の壁板22を備え、複数の電池セル10を収容している。壁板22は、直列に接続された複数の電池セル10の、側面と対向して複数の電池セル10の周囲を囲むように配置されている。バッテリーケース20の底板は、フォークリフトの車体と接触している。
The
本実施形態に係る二次電池モジュールBTのバッテリーケース20は、バッテリーケース20の内部環境を外部環境と熱的に隔絶する断熱手段を備える。バッテリーケース20は、少なくとも一部が断熱材料で形成されている。
The
バッテリーケース20は、フォークリフトの車体に接触する部分が断熱材料で形成されていることが望ましく、本実施形態では、少なくともバッテリーケース20の底板が断熱材料で形成されることが好ましい。これは、バッテリーケース20が接触する外部環境は、主に、フォークリフトの車体と空気とであって、フォークリフトの車体の方が空気よりも熱伝導率が高いからである。断熱材料は、例えば樹脂材料、発泡スチロール等の断熱ボード、真空ビーズ等である。
The
例えば、断熱材料として真空ビーズを用いる場合には、バッテリーケース20の底板および壁板22は、真空ビーズを充填させるための空間(図示せず)と、真空ビーズを充填するための充填口(図示せず)を備えている。充填口は、底板および壁板22の空間と外部とを連通させている。
For example, when vacuum beads are used as the heat insulating material, the bottom plate and the
この場合、底板および壁板22のフォークリフトの車体と接触する部分に、真空ビーズを充填させるための空間が設けられることが望ましい。バッテリーケース20の内部環境は、底板および壁板22の空間に充填された真空ビーズにより外部環境と断熱される。
In this case, it is desirable to provide a space for filling the vacuum beads in the portions of the bottom plate and the
産業用車両に搭載される二次電池モジュールBTでは、バッテリーケース20の少なくとも車体と接触する部分、特に底板が、断熱部材で形成されていれば、バッテリーケース20の内部環境から外部環境に熱が奪われることを効果的に防止することが可能となる。
In the secondary battery module BT mounted on an industrial vehicle, if at least a portion of the
すなわち、本実施形態に係る二次電池モジュールBTによれば、バッテリーケース20の少なくとも一部を断熱材料で形成することによって、常温環境でのバッテリーケース20内の温度を低温環境においても維持し、外部環境に関わらず容量低下を抑制する二次電池を提供することができる。
That is, according to the secondary battery module BT according to the present embodiment, by forming at least a part of the
したがって、本実施形態に係る二次電池モジュールBTを備えたフォークリフトが常温環境で作業をした後、低温環境に移動して作業を行なった場合でも、二次電池モジュールBTが外部環境の影響を受けることが抑制され、作業を中断する頻度を低減させることができる。 Therefore, even when the forklift equipped with the secondary battery module BT according to the present embodiment works in a normal temperature environment and then moves to a low temperature environment, the secondary battery module BT is affected by the external environment. Thus, the frequency of interrupting work can be reduced.
また、図3および図4に二次電池モジュールBTの第2構成例および第3構成例を示す。例えば図3および図4に示すように、バッテリーケース20は、バッテリーケース20の内部環境を外部環境と熱的に隔絶する断熱手段として、底板および壁板22の外面に着脱可能に取り付けられた断熱部材30を備えていても良い。図3および図4に示す場合では、断熱部材30は着脱可能である。
3 and 4 show a second configuration example and a third configuration example of the secondary battery module BT. For example, as shown in FIGS. 3 and 4, the
例えば、図3に示すように、断熱部材30としては、樹脂シールのように一方の面に粘着性を有する断熱シート等を用いることができる。この場合、例えば金属材料で形成されたバッテリーケース20の底板および壁板22の少なくとも一方に断熱部材30としての断熱シートが貼り付けられる。
For example, as shown in FIG. 3, as the
ここで、断熱部材30は、少なくともバッテリーケース20の外部環境と接触する部分に装着されれば良い。本実施形態の場合、少なくとも産業用車両の車体に接触する部分に貼り付けられれば良く、少なくともバッテリーケース20の底板の車体と接触する面に貼り付けられることが望ましい。
Here, the
上記のように、断熱部材30をバッテリーケース20の底板および壁板22に貼り付けることによって、常温環境でのバッテリーケース20内の温度を低温環境においても維持し、外部環境に関わらず容量低下を抑制する二次電池を提供することができる。
As described above, by sticking the
また、図4に示す場合では、バッテリーケース20の底板および壁板22が、断熱部材30を着脱および固定するための誘導部材20A、21Aを備えている。誘導部材21Aは、底板の対向する一対の端辺に沿って配置されている。図4では、誘導部材21Aは、底板の第2方向D2に延びる端辺に沿って配置されている。誘導部材21Aは、底板の端縁から底板と略直交な方向に突出し、端部が底板の中央側に向かって底板と略平行な方向に屈曲している。誘導部材21Aの端部は、底板と対向するように延びている。したがって、誘導部材21Aの底板と略平行な部分と底板との間に、第2方向に延びる誘導溝21Bが設けられる。
In the case shown in FIG. 4, the bottom plate and the
バッテリーケース20は、鋼板によって形成されている。したがって、底板から突出した誘導部材21Aはバッテリーケース20の脚となり、誘導部材21Aに支持されてバッテリーケース20が自立する。このことによって、底板が産業用車両の車体に接触することが回避される。
The
誘導部材20Aは、壁板22の対向する一対の端辺に沿って配置されている。図5には2つの壁板22の交差位置近傍に設けられた2つの誘導部材20Aが示されている。例えば、図5に示すように、2つの壁板22のうち、一方の壁板は第1方向D1に延び、他方の壁板22は第2方向D2に延びている。
The
誘導部材20Aは、壁板22の端縁から突出している。一方の壁板22の誘導部材20Aは、一方の壁板22と他方の壁板22とが交差する位置近傍から、一方の壁板22と略直交する方向(第2方向D2)に、バッテリーケース20の外方に向かって突出し、端部が一方の壁板22と略平行な方向(第1方向D1)に屈曲して、壁板22と対向するように延びている。したがって、一方の壁板22とその誘導部材20Aとの間において、底板と略直交する方向に延びる誘導溝20Bが設けられる。
The
断熱部材30は、例えば、樹脂材料、発泡スチロール等の断熱ボードである。断熱部材30の端部は、誘導部材20A、21Aとバッテリーケース20の底板および壁板22との間の誘導溝20B、21Bに挿入されて、断熱部材30が底板および壁板22と対向するように固定される。すなわち、断熱部材30の外形は誘導部材20A、21Aにより規定される。ここで、バッテリーケース20は、誘導部材21Aにより自立するため、断熱部材30がバッテリーケース20および複数の電池セルBTの重さにより圧縮されることがなくなる。このことによって、図4および図5に示す場合では、断熱性能が低下することを回避することができる。
The
なお、着脱可能な断熱部材30は、バッテリーケース20に設けられたクリップ状の固定手段により底板および壁板22と対向するように固定されても良い。クリップ状の固定手段は例えば弾性材料により形成され、断熱部材30はクリップ状の固定手段と底板および壁板22との間で挟持される。
The detachable
このように、断熱部材30をバッテリーケース20の外側に着脱可能とすることにより、低温環境で使用するときのみ断熱部材30を装着させ、それ以外の場合には断熱部材30を外すことが可能となる。そのため、本実施形態に係る二次電池を搭載した産業用車両が、常温環境から低温環境へ入る前に断熱部材30を装着することのみによって、外部環境に関わらず出力低下を防止させることができる。すなわち、常温環境から低温環境へ移動する際に、二次電池モジュールBTそのものを交換させる必要がなくなるため、容易に低温環境での作業を開始することができる。また、使用環境の異なる場所に持ち込んだときでも、設計変更が不要であって、汎用性を向上させることができる。
In this way, by making the
上記のように、本実施形態に係る二次電池モジュールBTによれば、低温環境においても常温環境で使用していた時のバッテリーケース20内の温度を維持し、外部環境に関わらず容量低下を抑制する二次電池を提供することができる。
As described above, the secondary battery module BT according to the present embodiment maintains the temperature in the
なお、図4および図5に示す場合では、バッテリーケース20の底板および壁板22の両方に誘導部材20A、21Aが設けられていたが、誘導部材は底板および壁板22の少なくとも一方に設けられればよい。少なくとも外部環境と接触する部分に断熱部材30が装着可能となるように設けられればよく、図4に示す場合では、底板に誘導部材を設けることによって、より効果的に低温環境においても常温環境で使用していた時のバッテリーケース20内の温度を維持し、外部環境に関わらず容量低下を抑制する二次電池を提供することができる。
4 and 5, the
さらに、直列に接続された複数の電池セル10に接続された導電ケーブルCBLが、低温環境に曝されることにより、電池セル10で生じた熱が導電ケーブルCBLを介して奪われることがある。
Furthermore, when the conductive cable CBL connected to the plurality of
そのため、本実施形態に係る二次電池モジュールBTでは、導電ケーブルCBLは断熱材料で覆われている。例えば樹脂材料等で形成された断熱テープを導電ケーブルCBLに巻きつけることにより、導電ケーブルCBLが低温環境に対して断熱され、電池セル10で生じた熱が導電ケーブルCBLを介して奪われることが抑制される。したがって、上記のように導電ケーブルCBLを導電材料で覆うことにより、より効果的に二次電池モジュールBTの容量低下を抑制することが可能となる。
Therefore, in the secondary battery module BT according to the present embodiment, the conductive cable CBL is covered with a heat insulating material. For example, by winding a heat insulating tape formed of a resin material or the like around the conductive cable CBL, the conductive cable CBL is insulated from a low temperature environment, and heat generated in the
なお、この発明は、上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。複数の電池セルと、複数の電池セルを収容する収容体とを備え、収容体が収容体の内部環境を外部環境と熱的に隔絶する断熱手段を備える二次電池であれば、上記実施形態に係る二次電池と同様の効果を得ることができる。 Note that the present invention is not limited to the above-described embodiment as it is, and can be embodied by modifying the constituent elements without departing from the scope of the invention in the implementation stage. The above embodiment, provided that the secondary battery includes a plurality of battery cells and a housing that houses the plurality of battery cells, and the housing includes a heat insulating means that thermally isolates the internal environment of the housing from the external environment. The effect similar to the secondary battery which concerns on can be acquired.
例えば、上記実施形態では、バッテリーケース20は壁板22を備える箱形状であったが、直列に接続された複数の電池セル10の底面および側面の少なくとも一方に直接貼り付ける、断熱材料のシールであっても良い。
For example, in the above embodiment, the
断熱材料のシールにより複数の電池セル10を固定するとともに、バッテリーケース20の内部環境から低温環境(外部環境)に熱が奪われることを抑制し、外部環境に関わらず二次電池モジュールBTの容量低下を抑制することが可能となる。
A plurality of
また、上記の実施形態では、二次電池モジュールBTが産業用車両に搭載されていたが、本願発明は、その他の低温環境で使用される場合に適用することができる。例えば、ビデオカメラ等に搭載される二次電池に適用することも可能である。その場合でも、低温環境で使用する前に、常温環境において、二次電池モジュールBTを断熱材料で形成されたシール等の収容体で覆い、ビデオカメラ内にセットする。そうすると、低温環境において、収容体内の熱が低温環境に奪われることが抑制され、二次電池モジュールBTの容量が低下することが抑制される。 Moreover, in said embodiment, although secondary battery module BT was mounted in the industrial vehicle, this invention can be applied when used in another low-temperature environment. For example, the present invention can be applied to a secondary battery mounted on a video camera or the like. Even in such a case, before using in a low temperature environment, the secondary battery module BT is covered with a container such as a seal formed of a heat insulating material in a normal temperature environment and set in a video camera. If it does so, it will be suppressed in the low temperature environment that the heat | fever in a container is deprived of a low temperature environment, and it will be suppressed that the capacity | capacitance of the secondary battery module BT falls.
また、上記の二次電池モジュールBTを構成する電池セル10として、例えばリチウムイオン電池等の内部抵抗の低い電池を用いた場合により効果的である。内部抵抗の低い電池は、内部抵抗の高い電池に比べて発電時の発熱量が少なく、外部環境の影響が大きいためである。
Further, it is more effective when a battery having a low internal resistance such as a lithium ion battery is used as the
また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合せにより種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。更に、異なる実施形態に亘る構成要素を適宜組み合わせてもよい。 Further, various inventions can be formed by appropriately combining a plurality of constituent elements disclosed in the embodiment. For example, some components may be deleted from all the components shown in the embodiment. Furthermore, you may combine the component covering different embodiment suitably.
10…電池セル、20…バッテリーケース(収容体)、20A、21A…誘導部材、22…壁板、30…断熱部材(断熱手段)、BT…二次電池。
DESCRIPTION OF
Claims (3)
前記複数の電池セルを支持する底板と、前記底板の端縁から延びる壁板とを含み、前記複数の電池セルを収容する収容体と、
前記底板および前記壁板の少なくとも一方の外面に取り付けられ、前記収容体の内部環境を外部環境と熱的に隔絶する断熱手段と、を備える二次電池モジュール。 A plurality of battery cells;
Including a bottom plate that supports the plurality of battery cells, and a wall plate extending from an edge of the bottom plate, and a container that houses the plurality of battery cells;
A secondary battery module, comprising: heat insulating means attached to an outer surface of at least one of the bottom plate and the wall plate and thermally isolating the internal environment of the container from the external environment.
前記複数の電池セルを支持する底板と、前記底板の端縁から延びる壁板とを含み、前記複数の電池セルを収容する収容体と、
前記収容体の内部環境を外部環境と熱的に隔絶する断熱手段と、を備え、
前記底板および前記壁板の少なくとも一方は、前記底板あるいは前記壁板の端縁から突出し、端部が前記底板あるいは前記壁板と対向するように屈曲した誘導部材を備え、
前記断熱手段の端部は、前記誘導部材と前記底板あるいは前記誘導部材と前記壁板との間に設けられた誘導溝に挿入される二次電池モジュール。 A plurality of battery cells;
Including a bottom plate that supports the plurality of battery cells, and a wall plate extending from an edge of the bottom plate, and a container that houses the plurality of battery cells;
Heat insulating means for thermally isolating the internal environment of the container from the external environment,
At least one of the bottom plate and the wall plate includes a guide member that protrudes from an edge of the bottom plate or the wall plate and is bent so that an end portion faces the bottom plate or the wall plate,
An end portion of the heat insulating means is a secondary battery module inserted into an induction groove provided between the induction member and the bottom plate or between the induction member and the wall plate.
前記ケーブルは断熱材料により覆われている請求項1または請求項2記載の二次電池モジュール。 Further comprising a cable connected to the plurality of battery cells;
The secondary battery module according to claim 1, wherein the cable is covered with a heat insulating material.
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