JP2012104284A - Housing structure of power storage device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、二次電池、蓄電器(キャパシタ)等の蓄電装置の収容構造に関する。 The present invention relates to a housing structure for a power storage device such as a secondary battery or a capacitor (capacitor).
この種の蓄電装置は、充放電時に発熱し、高温状態が続くと蓄電装置の劣化を招く。特に、自動車の蓄電装置では瞬時に大電流を流す使い方がなされるため、蓄電装置の温度上昇による劣化が問題になる。 This type of power storage device generates heat during charging and discharging, and causes deterioration of the power storage device when the high temperature state continues. In particular, since a power storage device for an automobile is used in such a way that a large current flows instantaneously, deterioration due to a temperature rise of the power storage device becomes a problem.
この問題に対して、特許文献1には、ハイレート放電(急速放電)を行なう態様で使用されるバッテリパックに関し、バッテリセルの外周面とこれを収容するケース内面との間をゲル状の高熱伝導樹脂体で埋めることが記載されている。バッテリセルで発生した熱をその外周面からゲル状高熱伝導樹脂を介してケースに逃がすというものである。そのケースは、一対のケース部材を合わせることによって構成する半割り型とされている。各半割りケース部材の内部にはバッテリセルをケース内面から離れた状態に保持するリブが設けられている。そして、各半割りケース部材に液状の高熱伝導樹脂を適量充填し、これを加熱してゲル化させ、その状態で両半割りケース部材によってバッテリセルを挟み、そのケース部材同士を結合するようになっている。
With respect to this problem,
上記バッテリパックによれば、バッテリセルなど蓄電装置の放熱をゲル状の高熱伝導樹脂によって図ることができるものの、ゲル化させる液状高熱伝導樹脂の充填量の管理を適切に行なう必要がある。 According to the battery pack, although heat dissipation of the power storage device such as a battery cell can be achieved by the gel-like high heat conductive resin, it is necessary to appropriately manage the filling amount of the liquid high heat conductive resin to be gelled.
すなわち、液状高熱伝導樹脂の充填量が多少でも多くなると、半割りケース部材同士をしっかり組み合わせることができなくなる。その場合、半割りケース部材間の隙間からケース内に水分が浸入する虞があり、この水分によって蓄電装置が腐食したり、あるいは電気端子のショートを招く虞がある。また、蓄電装置が電解液を用いるものであれば、電解液と水分との反応によって有害ガスを発生する虞もある。一方、液状高熱伝導樹脂の充填量が多少でも少ない場合には、蓄電装置とゲル状高熱伝導樹脂との間に隙間を生じ、放熱性が悪くなる。 That is, if the filling amount of the liquid high thermal conductive resin is increased to some extent, the half case members cannot be firmly combined. In that case, moisture may enter the case from the gap between the half case members, and the moisture may cause corrosion of the power storage device or short circuit of the electrical terminals. In addition, if the power storage device uses an electrolytic solution, there is a possibility that harmful gas is generated by the reaction between the electrolytic solution and moisture. On the other hand, when the filling amount of the liquid high heat conductive resin is somewhat small, a gap is formed between the power storage device and the gel high heat conductive resin, and the heat dissipation is deteriorated.
従って、上記液状高熱伝導樹脂の充填量の管理を適切に行なう必要があるが、上記半割りケース部材を合成樹脂で成形する場合、得られるケース部材同士の寸法に若干のばらつきを生ずることは避けられない。例えば、金型内の樹脂圧力や樹脂温度が均一でないときにはケース部材各部の収縮量が異なるため、ケース部材間の寸法にばらつきを生ずる。或いは多数個取りの場合は、各キャビティの寸法ばらつきのためにケース部材の寸法が若干ばらつくことになる。このような寸法ばらつきは、ケース側だけではなく、通常は蓄電装置側にもみられる。このため、上記液状高熱伝導樹脂の充填量の管理が困難になり、品質を高めることが難しいという問題がある。 Accordingly, it is necessary to appropriately manage the filling amount of the liquid high thermal conductive resin. However, when the half case member is molded from a synthetic resin, it is necessary to avoid slight variations in the dimensions of the obtained case members. I can't. For example, when the resin pressure and the resin temperature in the mold are not uniform, the shrinkage amount of each part of the case member is different, so that the dimension between the case members varies. Or in the case of taking many, the dimension of a case member will vary a little due to the size variation of each cavity. Such dimensional variations are usually observed not only on the case side but also on the power storage device side. For this reason, there is a problem that it is difficult to control the filling amount of the liquid high thermal conductive resin and it is difficult to improve the quality.
そこで、本発明は、ケースを半割り型とする蓄電装置の収容構造に関し、そのケースや蓄電装置に寸法ばらつきがある場合でも、ケース合わせ面のシールに支障を来すことなく、良好な放熱性を確保できるようにすることを課題とする。 Therefore, the present invention relates to a housing structure for a power storage device in which a case is halved, and even when there is a dimensional variation in the case or the power storage device, good heat dissipation without causing trouble in sealing the case mating surface It is an issue to be able to ensure.
本発明は、上記課題を解決するために、伝熱性を有する弾性シートとケース内面の突起とを利用して蓄電装置の放熱を図るようにした。 In order to solve the above-described problems, the present invention aims to radiate heat from the power storage device by using an elastic sheet having heat conductivity and protrusions on the inner surface of the case.
すなわち、ここに提示する蓄電装置の収容構造は、蓄電装置(10)をケース(1)に収容する構造であって、
上記蓄電装置(10)と上記ケース(1)内壁面と間に介在する伝熱性及び電気絶縁性を有する弾性シート(11)を備え、
上記ケース(1)は、伝熱性及び電気絶縁性を有する一対のシェル状の樹脂製ケース部材(2)が合わされてなる半割り型であり、
上記ケース部材(2)各々の内壁面には、上記弾性シート(11)に食い込んで該弾性シート(11)を上記蓄電装置(10)に押し付ける複数の突起(12)が設けられていることを特徴とする。
That is, the storage structure for the power storage device presented here is a structure for storing the power storage device (10) in the case (1),
An elastic sheet (11) having heat conductivity and electrical insulation interposed between the power storage device (10) and the inner wall surface of the case (1),
The case (1) is a half type formed by combining a pair of shell-like resin case members (2) having heat conductivity and electrical insulation,
A plurality of protrusions (12) are provided on the inner wall surface of each of the case members (2) to bite into the elastic sheet (11) and press the elastic sheet (11) against the power storage device (10). Features.
上記ケース(1)の外壁面には複数の放熱フィン(7)を設けることが好ましい。その場合、上記ケース(1)内壁面に上記突起としてケース(1)内方に突出した複数の突条(12)を設け、且つ該ケース(1)内壁面の複数の突条(12)各々と上記ケース(1)外壁面の複数の放熱フィン(7)各々とを内外で対応するように配置することが好ましい。 It is preferable to provide a plurality of radiating fins (7) on the outer wall surface of the case (1). In that case, a plurality of protrusions (12) protruding inwardly in the case (1) as the protrusions are provided on the inner wall surface of the case (1), and each of the plurality of protrusions (12) on the inner wall surface of the case (1) Preferably, the case (1) and the plurality of radiating fins (7) on the outer wall surface are arranged so as to correspond to each other inside and outside.
さらに、高伝熱性の針状フィラー(15)を含有する合成樹脂によって上記ケース(1)を形成することが好ましい。その場合、上記ケース(1)の少なくとも上記放熱フィン(7)の部分では、上記針状フィラー(15)の少なくとも一部が該フィン(7)の突出方向に配向されていることが好ましい。 Furthermore, it is preferable that the case (1) is formed of a synthetic resin containing a highly heat conductive needle filler (15). In that case, it is preferable that at least a part of the needle-like filler (15) is oriented in the protruding direction of the fin (7) in at least the portion of the heat radiating fin (7) of the case (1).
本発明によれば、蓄電装置(10)で発生する熱は、伝熱性を有する弾性シート(11)を介してケース(1)の突起(12)に伝わり、該ケース(1)外壁面から逃がされる。ここに、ケース(1)の突起(12)が弾性シート(11)に食い込んでいるから、弾性シート(11)とケース(1)との接触面積(伝熱面積)を広くすることができ、蓄電装置(10)の放熱に有利になる。しかも、突起(12)が弾性シート(11)を蓄電装置(10)に押し付けた状態になるから、該蓄電装置(10)はケース(1)内においてずれ動くことなく確実に保持され、振動に対する耐久性も高くなる。 According to the present invention, the heat generated in the power storage device (10) is transferred to the protrusion (12) of the case (1) via the elastic sheet (11) having heat conductivity, and escaped from the outer wall surface of the case (1). It is. Since the protrusion (12) of the case (1) bites into the elastic sheet (11), the contact area (heat transfer area) between the elastic sheet (11) and the case (1) can be increased. This is advantageous for heat dissipation of the power storage device (10). Moreover, since the protrusion (12) is in a state where the elastic sheet (11) is pressed against the power storage device (10), the power storage device (10) is securely held in the case (1) without being displaced, and is resistant to vibration. Durability is also increased.
そうして、ケース(1)に寸法のばらつきがあっても、そのばらつきは弾性シート(11)の弾性変形によって吸収されるため、ケース部材(2)同士の組み立てには支障を来さない。すなわち、上記寸法ばらつきがあっても、弾性シート(11)に対する突起(12)の食い込み量が多少変わる程度で、放熱性には殆ど影響を来すことなく、ケース部材(2)同士の合わせ面を確実にシールすることができる。 Thus, even if the case (1) has a dimensional variation, the variation is absorbed by the elastic deformation of the elastic sheet (11), so that the assembly of the case members (2) is not hindered. That is, even if there is a variation in the dimensions described above, the amount of protrusion (12) biting into the elastic sheet (11) is slightly changed, and there is little effect on heat dissipation, and the mating surface between the case members (2) Can be reliably sealed.
上記ケース(1)の外壁面に放熱フィン(7)を設けると、蓄電装置(10)からの放熱性向上に有利になる。特に、上記ケース(1)内壁面に上記突起として複数の突条(12)を設け、この突条(12)各々と上記ケース(1)外壁面の複数の放熱フィン(7)各々とを内外で対応するように配置した場合には、突条(12)と放熱フィン(7)とがより近接し伝熱距離が短くなる為、蓄電装置(10)から突条(12)に伝わる熱が放熱フィン(7)に伝わり易くなり、効率が良く放熱される。さらに、高伝熱性の針状フィラー(15)を含有する合成樹脂によってケース(1)を形成し、針状フィラー(15)の少なくとも一部が放熱フィン(7)において該フィン(7)の突出方向に配向されている場合には、この針状フィラー(15)によって突条(12)から放熱フィン(7)への伝熱が効率良く行なわれ、放熱性がさらに高くなる。 Providing heat radiating fins (7) on the outer wall surface of the case (1) is advantageous for improving the heat dissipation from the power storage device (10). In particular, a plurality of protrusions (12) are provided as protrusions on the inner wall surface of the case (1), and each of the protrusions (12) and the plurality of heat dissipating fins (7) on the outer wall surface of the case (1) are connected to each other. If the ridges (12) and the radiating fins (7) are closer to each other and the heat transfer distance is shortened, the heat transferred from the power storage device (10) to the ridges (12) It becomes easy to be transmitted to the radiating fin (7), and the heat is efficiently radiated. Further, the case (1) is formed of a synthetic resin containing the highly heat-conductive needle-like filler (15), and at least a part of the needle-like filler (15) protrudes from the fin (7) in the radiating fin (7). When oriented in the direction, the needle-like filler (15) efficiently conducts heat from the ridges (12) to the radiating fins (7), and the heat dissipation is further enhanced.
以下、本発明を実施するための形態を図面に基づいて説明する。以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物或いはその用途を制限することを意図するものではない。 Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings. The following description of the preferred embodiments is merely exemplary in nature and is not intended to limit the invention, its application, or its use.
図1において、1は蓄電装置収容ケースである。この収容ケース1は、半割り型であって、互いに合わせられて両端が閉じた筒状の収容部を形成する一対のシェル状ケース部材2よりなる。両ケース部材2は、伝熱性(熱伝導性)及び電気絶縁性を有する合成樹脂によって成形されていて、シール用パッキン5を介して締結されている。すなわち、両ケース部材2は、半円筒状収容部3の周縁に外側へ張り出したフランジ4を備え、互いのフランジ4同士がパッキン5を挟んでねじ部材6によって締結されている。半円筒状収容部3の外壁面には筒周方向に延びる複数の放熱フィン7が筒軸方向に間隔をおいて設けられている。図1において、8は収容ケース1に収容された蓄電装置より延設されたケーブルである。
In FIG. 1,
図2において、10は円筒状の蓄電装置である。蓄電装置10は、一対の伝熱性及び電気絶縁性を有する弾性シート11と共に、収容ケース1に収容されている。ケース部材2は、上述の如く半円筒状収納部3の外壁面に放熱フィン7が設けられているだけでなく、その収納部3の内壁面に、ケース内方に突出した複数の突条12が設けられている。本例の突条12は、山形であり、放熱フィン7と同じく筒周方向に延びており、且つ筒軸方向に並設されている。
In FIG. 2, 10 is a cylindrical power storage device. The
そうして、図3に示すように、複数の放熱フィン7と複数の突条12とは、互いに内外に対応するように配置されている。また、各弾性シート11は、半円筒状に撓められて各ケース部材2の収容部3に嵌められている。収容ケース1内では、両弾性シート11が蓄電装置10を全周面にわたって包んだ状態になっている。また、各ケース部材2の突条12が、ケース部材2の少なくとも相隣る突条12間(谷間)の部位と弾性シート11との間に空所16を残して弾性シート11に食い込み、該弾性シート11を蓄電装置10に押し付けた状態になっている。各ケース部材2の収容部3における筒軸方向両端の壁には、蓄電装置10の筒軸方向のずれを阻止する、ケース内方に突出した位置決めリブ13が設けられている。蓄電装置10のケーブル8は、一方のケース部材2の端面板に形成された貫通孔を通して外部に延設されており、その貫通孔にはシール14が設けられている。なお、一対のケース部材2は、貫通孔及びシール14を除けば、対称形に構成されている。
Then, as shown in FIG. 3, the plurality of
図4に示すように、ケース部材2は高伝熱性の針状フィラー15を含有する合成樹脂によって形成されている。そして、突条12の部分では、一部の針状フィラー15が放熱フィン7の基端部に向かって配向され、放熱フィン7の部分では、針状フィラー15の少なくとも一部が突条12から該放熱フィン7の突出方向に配向されている。このような針状フィラー15の配向は、該針状フィラー15を含有する合成樹脂をケース部材成形用金型に注入する際の樹脂流動方向を調整することによって得ることができる。
As shown in FIG. 4, the
例えば、金型のキャビティにおける放熱フィン7を成形する部分の先端位置に該フィン全長にわたってガス抜き部を設けておき、針状フィラー含有樹脂が、当該キャビティにおける収容部3の半円筒状壁を成形する部分の一端側から他端側に向かって(図4の矢符Aの方向に)流れるように、ランナー及びゲートを構成すればよい。これにより、当該樹脂はその一部が各突条12を成形する部分から放熱フィン7を成形する部分に流動し、その流動によって針状フィラー15が図4に示すように配向される。
For example, a gas venting part is provided over the entire length of the fin in the mold cavity where the
収容ケース1のケース部材2を形成する伝熱性及び電気絶縁性を有する合成樹脂としては、例えば、ABS(アクリロニトリルブタジエンスチレン樹脂)、ポリエステル、ポリプロピレン等を採用することができる。タルクやグラスファイバーを混入したポリプロピレンも好ましく採用することができる。また、針状フィラー15は、金属酸化物(例えば、酸化アルミニウム、酸化マグネシウム)、窒化物(例えば、窒化ホウ素、窒化アルミニウム)等の、上記合成樹脂よりも伝熱性が良い高伝熱性材によって形成する。
As the synthetic resin having heat conductivity and electrical insulation that forms the
弾性シート11は、例えば伝熱性及び電気絶縁性を有するシリコーンゴムによって形成することが好ましく、特に、収容ケース1と同じく、金属酸化物(例えば、酸化アルミニウム、酸化マグネシウム)、窒化物(例えば、窒化ホウ素、窒化アルミニウム)等の高伝熱性充填材を混入したものを好ましく用いることができる。弾性シート11の材料は、シリコーンゴムに限らず、例えばエチレンプロピレン系ポリマー等に上記熱伝導性充填材を混入したものであってもよい。
The
上記蓄電装置10の収容構造によれば、蓄電装置10で発生する熱は、弾性シート11を介して収容ケース1の突条12に伝わり、さらに放熱フィン7に伝わって外部に放熱される。
According to the housing structure of the
本実施形態の場合、2つの弾性シート11が蓄電装置10の全周面を包んだ状態になっているから、蓄電装置10から弾性シート11への伝熱性が良い。そして、突条12が弾性シート11に食い込んで、収容ケース1と弾性シート11との接触面積が広くなっているから、弾性シート11から突条12への伝熱性が良い。さらに、突条12と放熱フィン7とが内外に対応するように配置されているから、突条12と放熱フィン7とが近接し伝熱距離が短くなる為、突条12から放熱フィン7への伝熱が効率良く行なわれる。しかも、収容ケース1には高伝熱性の針状フィラー15が混入され、その針状フィラー15の一部が突条12側から放熱フィン7の先端に向かうように配向されているから、突条12から放熱フィン7への伝熱効率が良くなる。
In the case of the present embodiment, since the two
また、突条12が弾性シート11を蓄電装置10に押し付けた状態になっているから、該蓄電装置10は収容ケース1内においてずれ動くことなく確実に保持され、振動に対する耐久性も高くなる。そうして、収容ケース1や蓄電装置10の寸法にばらつきがあっても、そのばらつきは弾性シートの弾性変形によって吸収される。すなわち、ケース部材2の相隣る突条12間の空所16が、弾性シート11が弾性変形した際に入り込む逃げ部となる。従って、上記寸法のばらつきがあっても、その空所16の容積が変化するだけ(弾性シート(11)に対する突条(12)の食い込み量が多少変わるだけ)で、ケース部材2同士の組み立てには支障を来さない。そのため、ケース部材2同士の合わせ面がシール不良になることが避けられる。よって、収容ケース1内への水分の浸入をパッキン5で確実に止めることができ、蓄電装置10の腐食防止、電気端子のショート防止、或いは蓄電装置10の電解液と水分との反応防止(有害ガスの発生防止)に有利になる。
Further, since the
なお、上記実施形態の蓄電装置10は円筒状であるが、角筒状、その他の形状であってもよい。収容ケース1も蓄電装置10の形状に対応する角筒状、その他の形状にすることができる。
In addition, although the
また、上記実施形態では、弾性シート11が蓄電装置10の周面のみを覆うようになっているが、蓄電装置10の両端面を覆う弾性シートをさらに配置してもよい。
Moreover, in the said embodiment, although the
上記実施形態では、一対の弾性シート11にて蓄電装置10を全周面にわたって包んでいるが、一枚の弾性シートにて包んでもよい。
In the above embodiment, the
上記実施形態では、突条12が筒状収容ケース1の筒周方向に延びているが、筒軸方向に延びる縦突条であってもよい。その場合、放熱フィン7も縦突条に対応させて筒軸方向に延びるようにすることができる。また、突条に代えて、多数の突起を散点状に設けてもよい。
In the said embodiment, although the
上記実施形態では、両ケース部材2は、ねじ部材6による締結にて結合されているが、接着剤、溶融樹脂等により結合してもよい。
In the above embodiment, both
1 収容ケース
2 ケース部材
3 収容部
4 フランジ
5 パッキン
6 ねじ部材
7 放熱フィン
8 ケーブル
10 蓄電装置
11 弾性シート
12 突条
13 リブ
14 シール
15 フィラー
DESCRIPTION OF
Claims (4)
上記蓄電装置(10)と上記ケース(1)内壁面と間に介在する伝熱性及び電気絶縁性を有する弾性シート(11)を備え、
上記ケース(1)は、伝熱性及び電気絶縁性を有する一対のシェル状の樹脂製ケース部材(2)が合わされてなる半割り型であり、
上記ケース部材(2)各々の内壁面には、上記弾性シート(11)に食い込んで該弾性シート(11)を上記蓄電装置(10)に押し付ける複数の突起(12)が設けられていることを特徴とする蓄電装置の収容構造。 A structure for housing the power storage device (10) in the case (1),
An elastic sheet (11) having heat conductivity and electrical insulation interposed between the power storage device (10) and the inner wall surface of the case (1),
The case (1) is a half type formed by combining a pair of shell-like resin case members (2) having heat conductivity and electrical insulation,
A plurality of protrusions (12) are provided on the inner wall surface of each of the case members (2) to bite into the elastic sheet (11) and press the elastic sheet (11) against the power storage device (10). A storage structure for a power storage device, which is characterized.
上記ケース(1)の外壁面には複数の放熱フィン(7)が設けられていることを特徴とする蓄電装置の収容構造。 In claim 1,
A storage structure for a power storage device, wherein a plurality of heat radiation fins (7) are provided on an outer wall surface of the case (1).
上記ケース(1)の内壁面には、上記突起として、ケース(1)内方に突出した複数の突条(12)が設けられ、且つ該ケース(1)内壁面の複数の突条(12)各々と上記ケース(1)外壁面の複数の放熱フィン(7)各々とが内外で対応するように配置されていることを特徴とする蓄電装置の収容構造。 In claim 2,
The inner wall surface of the case (1) is provided with a plurality of protrusions (12) protruding inward of the case (1) as the protrusions, and the plurality of protrusions (12 on the inner wall surface of the case (1) ) A storage structure for a power storage device, wherein each case and each of the plurality of heat dissipating fins (7) on the outer wall surface of the case (1) correspond to each other inside and outside.
上記ケース(1)は、高伝熱性の針状フィラー(15)を含有する合成樹脂によって形成されていて、
上記ケース(1)の少なくとも上記放熱フィン(7)の部分では、上記針状フィラー(15)の少なくとも一部が該フィン(7)の突出方向に配向されていることを特徴とする蓄電装置の収容構造。 In claim 3,
The case (1) is formed of a synthetic resin containing a highly heat conductive needle filler (15),
At least a part of the needle-like filler (15) is oriented in the protruding direction of the fin (7) in at least the portion of the heat radiating fin (7) of the case (1). Containment structure.
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