JP2012160338A - Battery module - Google Patents

Battery module Download PDF

Info

Publication number
JP2012160338A
JP2012160338A JP2011019077A JP2011019077A JP2012160338A JP 2012160338 A JP2012160338 A JP 2012160338A JP 2011019077 A JP2011019077 A JP 2011019077A JP 2011019077 A JP2011019077 A JP 2011019077A JP 2012160338 A JP2012160338 A JP 2012160338A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
heat
battery module
battery
temperature
base material
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2011019077A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yasuyuki Kadota
泰之 門田
Ryosuke Usui
良輔 臼井
Mayumi Nakazato
真弓 中里
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sanyo Electric Co Ltd
Original Assignee
Sanyo Electric Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sanyo Electric Co Ltd filed Critical Sanyo Electric Co Ltd
Priority to JP2011019077A priority Critical patent/JP2012160338A/en
Publication of JP2012160338A publication Critical patent/JP2012160338A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a technique suppressing performance deterioration in a battery module.SOLUTION: A battery module 10 includes: a plurality of batteries 30 arranged with each other, each of which has an electrode body, a housing receiving the electrode body, and an external terminal provided outside the housing and electrically connected to the electrode body; a circuit board 12 having a base material 21 and a wiring layer 22 to which the external terminal is connected; a heat dissipation member 14 supporting regions of the batteries 30 on an opposite side to the external terminal; and a heat transfer mechanism 16 facilitating heat transfer between the base material 21 and the heat dissipation member 14.

Description

本発明は、複数個の電池が接続された電池モジュールに関する。   The present invention relates to a battery module in which a plurality of batteries are connected.

一般に、電池(単セル)の起電力は低く、起電力が高いといわれるリチウムイオン電池においても4V程度である。そのため、より高い電圧が必要な場合には、複数個の電池を直列接続してモジュール化することが行われている。このように複数個の電池をモジュール化する場合、各電池の電極間の接続には板状の金属部材が用いられることがある。   Generally, the electromotive force of a battery (single cell) is low, and it is about 4 V even in a lithium ion battery that is said to have a high electromotive force. Therefore, when a higher voltage is required, a plurality of batteries are connected in series and modularized. When a plurality of batteries are modularized as described above, a plate-shaped metal member may be used for connection between the electrodes of each battery.

例えば、金属部材が絶縁性基材に内蔵されている金属部材内蔵基板によって複数個の電池を接続した電池パックが考案されている(特許文献1参照)。   For example, a battery pack in which a plurality of batteries are connected by a metal member built-in substrate in which a metal member is built in an insulating base material has been devised (see Patent Document 1).

特開2010−218797号公報JP 2010-218797 A

ところで、電池は充放電時に発熱することがある。特に複数の電池をモジュール化した場合、その発熱量が多くなる。そのため、適切な放熱がなされないと、電池の過度の昇温、電池モジュール内の各電池の温度のばらつき、電池内における温度分布の不均一、などの現象が生じる。これらの現象は、電池性能の低下やばらつきをもたらし、電池寿命を短くする。   By the way, the battery may generate heat during charging and discharging. In particular, when a plurality of batteries are modularized, the amount of heat generated increases. Therefore, if appropriate heat dissipation is not performed, phenomena such as excessive temperature rise of the battery, temperature variation of each battery in the battery module, and uneven temperature distribution in the battery occur. These phenomena bring about a decrease and variation in battery performance, and shorten the battery life.

本発明はこうした状況に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、電池モジュールの性能低下を抑制する技術を提供することにある。   This invention is made | formed in view of such a condition, The place made into the objective is to provide the technique which suppresses the performance degradation of a battery module.

上記課題を解決するために、本発明のある態様の電池モジュールは、電極体と、電極体が収容された筐体と、筐体の外部に設けられ、電極体に電気的に接続されている外部端子とをそれぞれ有し、互いに配列された複数の電池と、基材と、外部端子が接続されている配線層とを有する回路基板と、複数の電池の、外部端子と反対側の領域を支持する放熱部材と、基材と放熱部材との間の熱の移動を容易にする伝熱機構と、を備える。   In order to solve the above problems, a battery module according to an aspect of the present invention is provided with an electrode body, a housing in which the electrode body is accommodated, an outside of the housing, and is electrically connected to the electrode body. A plurality of batteries each having an external terminal, a circuit board having a plurality of batteries arranged with each other, a base material, and a wiring layer to which the external terminals are connected; and a region of the plurality of batteries on the side opposite to the external terminals. A heat radiating member to be supported, and a heat transfer mechanism that facilitates heat transfer between the base material and the heat radiating member.

この態様によると、電池は基材と放熱部材との間に配置されており、電池の熱は基材と放熱部材を介して放熱される。また、電池内の発熱が不均一であり、電池の熱を吸収した基材と放熱部材との温度が異なるような場合であっても、伝熱機構により基材と放熱部材との間の熱の移動が可能なため、電池の温度を均一化できる。   According to this aspect, the battery is disposed between the base material and the heat dissipation member, and the heat of the battery is dissipated through the base material and the heat dissipation member. Further, even when the heat generation in the battery is uneven and the temperature of the base material that absorbed the heat of the battery and the temperature of the heat dissipation member are different, the heat between the base material and the heat dissipation member is reduced by the heat transfer mechanism. Therefore, the temperature of the battery can be made uniform.

伝熱機構は、基材と放熱部材とを接続する金属部材を有してもよい。   The heat transfer mechanism may include a metal member that connects the base material and the heat dissipation member.

伝熱機構は、外部との熱の授受を行う熱媒体が流れる伝熱流路を有してもよい。   The heat transfer mechanism may have a heat transfer channel through which a heat medium that exchanges heat with the outside flows.

伝熱流路は、基材または放熱部材の少なくともいずれかと熱交換できるように構成されていてもよい。   The heat transfer channel may be configured to be able to exchange heat with at least one of the base material and the heat radiating member.

放熱部材は、外部との熱の授受を行う熱媒体が流れる放熱流路を有してもよい。   The heat dissipating member may have a heat dissipating flow path through which a heat medium that exchanges heat with the outside flows.

電池モジュールの温度を検出する温度検出部と、温度に応じて熱媒体の温度を制御する制御機構と、を更に備えてもよい。   You may further provide the temperature detection part which detects the temperature of a battery module, and the control mechanism which controls the temperature of a thermal medium according to temperature.

制御機構は、電池モジュールの温度が所定の閾値よりも高い場合に熱媒体を冷却する冷却装置を有してもよい。   The control mechanism may include a cooling device that cools the heat medium when the temperature of the battery module is higher than a predetermined threshold.

制御機構は、電池モジュールの温度が所定の閾値よりも低い場合に熱媒体を加熱する加熱装置を有してもよい。   The control mechanism may include a heating device that heats the heat medium when the temperature of the battery module is lower than a predetermined threshold.

本発明によれば、電池モジュールの性能低下を抑制することができる。   According to the present invention, it is possible to suppress the performance degradation of the battery module.

第1の実施の形態に係る電池モジュールの概略構成を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows schematic structure of the battery module which concerns on 1st Embodiment. 電池の概略構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows schematic structure of a battery. 第2の実施の形態に係る電池モジュールの側面図である。It is a side view of the battery module which concerns on 2nd Embodiment. 第2の実施の形態に係る電池モジュールに適した電池システムの概略構成を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows schematic structure of the battery system suitable for the battery module which concerns on 2nd Embodiment. 電池システムにおける温度制御のフローチャートの一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the flowchart of the temperature control in a battery system.

以下、図面を参照しながら、本発明を実施するための形態について詳細に説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を適宜省略する。   Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the description of the drawings, the same elements are denoted by the same reference numerals, and repeated descriptions are omitted as appropriate.

(第1の実施の形態)
[電池モジュール]
図1は、第1の実施の形態に係る電池モジュールの概略構成を示す模式図である。電池モジュール10は、互いに離間して配列されている複数の電池(単セル)30と、複数の電池の外部端子同士(正極端子50および負極端子60)を電気的に接続する回路基板12と、複数の電池30の、外部端子と反対側の底部(下部)領域を支持する放熱部材14と、回路基板12と放熱部材14との間の熱の移動を容易にする伝熱機構16と、を備える。
(First embodiment)
[Battery module]
FIG. 1 is a schematic diagram showing a schematic configuration of the battery module according to the first embodiment. The battery module 10 includes a plurality of batteries (single cells) 30 that are arranged apart from each other, and a circuit board 12 that electrically connects external terminals (the positive terminal 50 and the negative terminal 60) of the plurality of batteries, A heat dissipating member 14 that supports the bottom (lower) region of the plurality of batteries 30 opposite to the external terminals, and a heat transfer mechanism 16 that facilitates heat transfer between the circuit board 12 and the heat dissipating member 14. Prepare.

[回路基板]
回路基板12は、金属基板18、絶縁樹脂層20および配線層22を有する。本実施の形態では、金属基板18と絶縁樹脂層20とで基材21を構成する。
[Circuit board]
The circuit board 12 includes a metal substrate 18, an insulating resin layer 20, and a wiring layer 22. In the present embodiment, the metal substrate 18 and the insulating resin layer 20 constitute the base material 21.

金属基板18は、絶縁樹脂層20の一方の主表面に配置されている。金属基板18は、熱伝導性に優れたAl、Cuなどの金属を平板状にした部材であり、回路基板12の放熱性を高める。   The metal substrate 18 is disposed on one main surface of the insulating resin layer 20. The metal substrate 18 is a member in which a metal such as Al or Cu having excellent thermal conductivity is formed into a flat plate shape, and improves the heat dissipation of the circuit board 12.

絶縁樹脂層20は、回路基板12の基材21の一部であり、例えば、BTレジン等のメラミン誘導体、液晶ポリマー、エポキシ樹脂、PPE樹脂、ポリイミド樹脂、フッ素樹脂、フェノール樹脂、ポリアミドビスマレイミド等の熱硬化性樹脂が例示される。回路基板12の放熱性向上の観点から、絶縁樹脂層20は高熱伝導性を有することが望ましい。このため、絶縁樹脂層20は、銀、ビスマス、銅、アルミニウム、マグネシウム、錫、亜鉛およびこれらの合金などを高熱伝導性フィラーとして含有することが好ましい。   The insulating resin layer 20 is a part of the base material 21 of the circuit board 12, for example, a melamine derivative such as BT resin, a liquid crystal polymer, an epoxy resin, a PPE resin, a polyimide resin, a fluorine resin, a phenol resin, a polyamide bismaleimide, or the like. The thermosetting resin is exemplified. From the viewpoint of improving the heat dissipation of the circuit board 12, the insulating resin layer 20 desirably has high thermal conductivity. For this reason, it is preferable that the insulating resin layer 20 contains silver, bismuth, copper, aluminum, magnesium, tin, zinc, alloys thereof, and the like as a high thermal conductive filler.

配線層22は、絶縁樹脂層20の他方の主表面に所定パターンをなして形成されている。本実施の形態の配線層22は銅で形成されている。   The wiring layer 22 is formed in a predetermined pattern on the other main surface of the insulating resin layer 20. The wiring layer 22 of the present embodiment is made of copper.

回路基板12の一方の主表面には、電子部品(不図示)が搭載されている。電子部品は、ICなどの半導体素子や、抵抗、コンデンサなどの受動素子からなる。電子部品は、電池30の電圧や温度を監視し、電池30の接続状態を制御する回路部を構成する。より具体的には、回路部は、各電池30の電圧や温度を監視し、電圧や温度が異常を示した場合に、当該電池30のみ、または当該電池30を含む複数の電池の接続を遮断する機能等を備えている。   Electronic components (not shown) are mounted on one main surface of the circuit board 12. The electronic component includes a semiconductor element such as an IC and a passive element such as a resistor and a capacitor. The electronic component constitutes a circuit unit that monitors the voltage and temperature of the battery 30 and controls the connection state of the battery 30. More specifically, the circuit unit monitors the voltage and temperature of each battery 30, and when the voltage or temperature indicates an abnormality, disconnects only the battery 30 or a plurality of batteries including the battery 30. It has a function to do.

また、回路基板12の一方の主表面には、電池30が接続されている。具体的には、電池30の外部端子(正極端子50および負極端子60)と回路基板12の配線層22とが接続されている。   A battery 30 is connected to one main surface of the circuit board 12. Specifically, the external terminals (positive terminal 50 and negative terminal 60) of the battery 30 and the wiring layer 22 of the circuit board 12 are connected.

伝熱機構16は、回路基板12の基材21と放熱部材14とを接続する金属部材17である。本実施の形態に係る金属部材17は、板状の部材を折り曲げて作製してある。材質は、例えばAlやCuが好適である。これにより、伝熱機構16を安価で簡便に構成することができる。   The heat transfer mechanism 16 is a metal member 17 that connects the base material 21 of the circuit board 12 and the heat dissipation member 14. The metal member 17 according to the present embodiment is produced by bending a plate-like member. The material is preferably Al or Cu, for example. Thereby, the heat-transfer mechanism 16 can be comprised cheaply and simply.

放熱部材14と電池30の下面との間には、絶縁膜24が設けられている。絶縁膜24の材質は、絶縁性が満たされるものであれば特に限定されない。   An insulating film 24 is provided between the heat dissipation member 14 and the lower surface of the battery 30. The material of the insulating film 24 is not particularly limited as long as the insulating property is satisfied.

[電池]
図2は、電池30の概略構成を示す断面図である。電池30は、図2に示すように、外装缶(筐体)31内に、正負極が渦巻状に巻回されてなる電極体32が外装缶31の缶軸方向に対し横向きに収納されており、封口板33により外装缶31の開口が封口されている。封口板33には電池30の外方に突出した正極端子50と負極端子60が設けられている。また、封口板33には、ガス排出弁(図示せず)が形成されている。
[battery]
FIG. 2 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of the battery 30. As shown in FIG. 2, the battery 30 includes an outer can (housing) 31 in which an electrode body 32 in which positive and negative electrodes are wound in a spiral shape is housed laterally with respect to the can axis direction of the outer can 31. The opening of the outer can 31 is sealed by the sealing plate 33. The sealing plate 33 is provided with a positive electrode terminal 50 and a negative electrode terminal 60 that protrude outward from the battery 30. The sealing plate 33 is formed with a gas discharge valve (not shown).

正極端子50は、ガスケット34に当接された状態で、封口板33の正極用開口に嵌め込まれている。また、正極端子50は、封口板33の電池内側において正極タブ部材53と接続している。なお、封口板33の正極用開口に嵌め込まれた正極端子50の端部には、封口板33の正極用開口に沿って側壁が形成されるような凹部51が設けられている。凹部51の縁部分が広がるようにかしめることで、正極端子50が固定されている。正極端子50の芯部(図示せず)はアルミニウムで形成されており、芯部の周りを銅めっき層(図示せず)が被覆している。正極タブ部材53と封口板33の電池内側面との間に絶縁板35が設けられている。封口板33の正極用開口において、絶縁板35とガスケット34とが当接している。これにより、正極タブ部材53および正極端子50が封口板33から絶縁されている。   The positive electrode terminal 50 is fitted into the positive electrode opening of the sealing plate 33 while being in contact with the gasket 34. The positive electrode terminal 50 is connected to the positive electrode tab member 53 on the battery inner side of the sealing plate 33. A recess 51 is provided at the end of the positive electrode terminal 50 fitted in the positive electrode opening of the sealing plate 33 such that a side wall is formed along the positive electrode opening of the sealing plate 33. The positive terminal 50 is fixed by caulking so that the edge part of the recessed part 51 spreads. The core part (not shown) of the positive electrode terminal 50 is made of aluminum, and a copper plating layer (not shown) covers the core part. An insulating plate 35 is provided between the positive electrode tab member 53 and the battery inner surface of the sealing plate 33. The insulating plate 35 and the gasket 34 are in contact with each other at the positive electrode opening of the sealing plate 33. Thereby, the positive electrode tab member 53 and the positive electrode terminal 50 are insulated from the sealing plate 33.

正極タブ部材53は、電極体32の一方の端面から突出した正極集電板群32aに接続されている。なお、正極集電板群32aは、電極体32の一方の端面から突出した複数の正極集電板を束ねたものである。   The positive electrode tab member 53 is connected to the positive electrode current collector plate group 32 a protruding from one end face of the electrode body 32. The positive electrode current collector plate group 32 a is a bundle of a plurality of positive electrode current collector plates protruding from one end face of the electrode body 32.

負極端子60は、ガスケット34に当接された状態で、封口板33の負極用開口に嵌め込まれている。また、負極端子60は、封口板33の電池内側において負極タブ部材62と接続している。なお、封口板33の負極用開口に嵌め込まれた負極端子60の端部には、封口板33の負極用開口に沿って側壁が形成されるような凹部61が設けられている。凹部61の縁部分が広がるようにかしめることで、負極端子60が固定されている。負極端子60は全体が銅で形成されている。負極タブ部材62と封口板33の電池内側面との間に絶縁板35が設けられている。封口板33の負極用開口において、絶縁板35とガスケット34とが当接している。これにより、負極タブ部材62および負極端子60が封口板33から絶縁されている。   The negative electrode terminal 60 is fitted into the negative electrode opening of the sealing plate 33 while being in contact with the gasket 34. The negative electrode terminal 60 is connected to the negative electrode tab member 62 inside the sealing plate 33 on the battery side. A recess 61 is formed at the end of the negative electrode terminal 60 fitted in the negative electrode opening of the sealing plate 33 so that a side wall is formed along the negative electrode opening of the sealing plate 33. The negative terminal 60 is fixed by caulking so that the edge part of the recessed part 61 spreads. The entire negative electrode terminal 60 is made of copper. An insulating plate 35 is provided between the negative electrode tab member 62 and the battery inner surface of the sealing plate 33. In the negative electrode opening of the sealing plate 33, the insulating plate 35 and the gasket 34 are in contact with each other. Thereby, the negative electrode tab member 62 and the negative electrode terminal 60 are insulated from the sealing plate 33.

負極タブ部材62は、電極体32の他方の端面から突出した負極集電板群32bに接続されている。なお、負極集電板群32bは、電極体32の他方の端面から突出した複数の負極集電板を束ねたものである。   The negative electrode tab member 62 is connected to the negative electrode current collector plate group 32 b protruding from the other end face of the electrode body 32. The negative electrode current collector plate group 32 b is a bundle of a plurality of negative electrode current collector plates protruding from the other end face of the electrode body 32.

このように、本実施の形態に係る電池30は、電極体32に電気的に接続されている外部端子として、正極端子50および負極端子60を有している。   As described above, the battery 30 according to the present embodiment has the positive electrode terminal 50 and the negative electrode terminal 60 as external terminals electrically connected to the electrode body 32.

図1に示す電池モジュール10においては、電池30は基材21と放熱部材14との間に配置されており、電池30の熱は基材21や放熱部材14を介して放熱される。また、電池内の発熱が不均一であり、電池30の上部の熱を主に吸収した基材21と、電池30の下部の熱を主に吸収した放熱部材14との温度が異なるような場合、伝熱機構16により基材21と放熱部材14との間の熱が容易に移動できる。   In the battery module 10 shown in FIG. 1, the battery 30 is disposed between the base material 21 and the heat dissipation member 14, and the heat of the battery 30 is radiated through the base material 21 and the heat dissipation member 14. Further, when the heat generation in the battery is uneven and the temperature of the base material 21 that mainly absorbs the heat of the upper part of the battery 30 and the heat radiation member 14 that mainly absorbs the heat of the lower part of the battery 30 are different. The heat transfer mechanism 16 can easily move the heat between the base material 21 and the heat dissipation member 14.

例えば、電池30において、正極端子50や負極端子60近傍での発熱が、電池30の底部(端子と反対側の下部領域)での発熱より大きい場合、基材21の温度は放熱部材14よりも高くなる傾向にある。その場合、伝熱機構16により基材21の熱を放熱部材14へ容易に移動できる。つまり、基材21の温度を下げることができる。その結果、電池30の端子近傍の熱をより吸熱することが可能となり、電池30の端子近傍の温度を低下させることができる。これにより、電池30の内部における発熱が不均一であっても、電池の温度を均一化できる。   For example, in the battery 30, when the heat generation near the positive electrode terminal 50 and the negative electrode terminal 60 is larger than the heat generation at the bottom of the battery 30 (the lower region opposite to the terminal), the temperature of the base material 21 is higher than that of the heat dissipation member 14. It tends to be higher. In that case, the heat of the base material 21 can be easily transferred to the heat radiating member 14 by the heat transfer mechanism 16. That is, the temperature of the base material 21 can be lowered. As a result, the heat near the terminal of the battery 30 can be absorbed more, and the temperature near the terminal of the battery 30 can be lowered. Thereby, even if the heat generation inside the battery 30 is not uniform, the temperature of the battery can be made uniform.

また、適切な放熱構造を採用しないと、各電池は、電池モジュールにおける位置や発熱量によって、温度にばらつきが生じることがある。しかしながら、本実施の形態に係る電池モジュール10においては、基材21は複数の電池30と接続されており、放熱部材14は複数の電池30を支持しているため、基材21、放熱部材14および伝熱機構16を介して各電池30の温度のばらつきを低減することができる。   Further, if an appropriate heat dissipation structure is not adopted, the temperature of each battery may vary depending on the position in the battery module and the amount of heat generated. However, in the battery module 10 according to the present embodiment, the base material 21 is connected to the plurality of batteries 30, and the heat dissipation member 14 supports the plurality of batteries 30. And the variation in the temperature of each battery 30 can be reduced via the heat transfer mechanism 16.

本実施の形態に係る電池モジュール10において、回路基板12は、回路基板12を構成する配線層22と、電池30の正極端子50および負極端子60とを物理的に接続していることから、正極端子50および負極端子60とは熱的にも接続されている。   In the battery module 10 according to the present embodiment, the circuit board 12 physically connects the wiring layer 22 constituting the circuit board 12 to the positive electrode terminal 50 and the negative electrode terminal 60 of the battery 30. The terminal 50 and the negative electrode terminal 60 are also thermally connected.

そのため、電池30で発生した熱は、正極端子50および負極端子60から配線層22を介して金属基板18に伝導し、さらにその熱は金属部材17に伝わり、電池30の底面側の放熱部材14へと伝導することができる。   Therefore, the heat generated in the battery 30 is conducted from the positive terminal 50 and the negative terminal 60 to the metal substrate 18 through the wiring layer 22, and the heat is further transferred to the metal member 17, so that the heat dissipation member 14 on the bottom surface side of the battery 30. Can be conducted.

このように、回路基板12は、単に電池30との電気的接続を実現するだけでなく、同時に放熱機能および伝熱機構をも備えていることから、電池モジュール10全体としての熱の均一化を効率的に行えるとともに、複数の電池30の結合をも容易に行える。   Thus, since the circuit board 12 not only realizes electrical connection with the battery 30 but also has a heat dissipation function and a heat transfer mechanism at the same time, the heat of the battery module 10 as a whole is made uniform. In addition to being efficient, the batteries 30 can be easily combined.

なお、伝熱機構16は、金属部材17の代わりに外部との熱の授受を行う熱媒体が流れる伝熱流路としての配管を有してもよい。熱媒体は、水やオイルなどの液体に限らず気体であってもよい。これにより、電池30の発熱量が多い場合であっても、十分な放熱性を実現できる。   Note that the heat transfer mechanism 16 may have a pipe serving as a heat transfer flow path through which a heat medium that exchanges heat with the outside flows instead of the metal member 17. The heat medium is not limited to a liquid such as water or oil, but may be a gas. Thereby, even if it is a case where the emitted-heat amount of the battery 30 is large, sufficient heat dissipation is realizable.

また、伝熱機構として金属部材17と配管を併用してもよい。この場合、配管を金属部材17の側面と接するように配置するとよい。あるいは、配管を基材21または放熱部材14の少なくともいずれかと接するように配置してもよい。このように配置することで、配管を流れる熱媒体と、金属部材17、基材21、放熱部材14などとの熱交換が効率よく行われる。   Moreover, you may use together the metallic member 17 and piping as a heat-transfer mechanism. In this case, it is preferable to arrange the pipe so as to contact the side surface of the metal member 17. Or you may arrange | position piping so that at least any one of the base material 21 or the heat radiating member 14 may be contact | connected. By arranging in this way, heat exchange between the heat medium flowing through the pipe and the metal member 17, the base member 21, the heat radiating member 14, and the like is efficiently performed.

(第2の実施の形態)
図3は、第2の実施の形態に係る電池モジュールの側面図である。図4は、第2の実施の形態に係る電池モジュールに適した電池システムの概略構成を示す模式図である。なお、図4では、電池モジュールのうち配管を有する放熱部材のみを記載し、他は図示を省略してある。
(Second Embodiment)
FIG. 3 is a side view of the battery module according to the second embodiment. FIG. 4 is a schematic diagram showing a schematic configuration of a battery system suitable for the battery module according to the second embodiment. In FIG. 4, only the heat dissipating member having the piping among the battery modules is shown, and the others are not shown.

図3に示す電池モジュール70は、第1の実施の形態に係る電池モジュール10と比較して、電池の下部を支持する放熱部材に冷却加熱用の配管を備えている点が大きく異なる。配管14aは、放熱部材14の内部に蛇行するように設けられており、外部との熱の授受を行う熱媒体が流れる放熱流路として機能する。これにより、放熱部材14の放熱性を向上することができる。なお、このような配管を回路基板12に設けてもよい。   Compared with the battery module 10 according to the first embodiment, the battery module 70 shown in FIG. 3 is greatly different in that the heat dissipation member that supports the lower part of the battery is provided with piping for cooling and heating. The pipe 14a is provided so as to meander inside the heat radiating member 14, and functions as a heat radiating flow path through which a heat medium that exchanges heat with the outside flows. Thereby, the heat dissipation of the heat radiating member 14 can be improved. Such piping may be provided on the circuit board 12.

[電池システム]
図4に示す電池システム100は、電池モジュール70と、検出された電池モジュール70の温度に基づいて各装置の動作を制御する温度モニタ72と、熱媒体としての水を電池モジュール70に設けられている配管内で循環させる循環ポンプ74と、熱媒体としての水を冷却する熱交換器76と、熱媒体としての水を加熱するヒータ78と、水を循環させる配管系統80と、電池モジュール70の所定の箇所に電池モジュール70の温度を検出する温度センサ81と、を備える。
[Battery system]
The battery system 100 shown in FIG. 4 includes a battery module 70, a temperature monitor 72 that controls the operation of each device based on the detected temperature of the battery module 70, and water as a heat medium in the battery module 70. A circulation pump 74 that circulates in the piping, a heat exchanger 76 that cools water as a heat medium, a heater 78 that heats water as a heat medium, a piping system 80 that circulates water, and a battery module 70 And a temperature sensor 81 for detecting the temperature of the battery module 70 at a predetermined location.

配管系統80は、電池モジュール10から水が排出される排出口82と、電池モジュール70へ水を送出する送出口84と接続されている。また、配管系統80は、熱交換器76が途中に設けられている第1の配管80aと、ヒータ78が設けられている第2の配管80bと、循環ポンプ74が設けられている第3の配管80cとで構成されている。第1の配管80aおよび第2の配管80bは、それぞれの両端が三方弁86および三方弁88により接続されている。第3の配管80cは、三方弁88と送出口84とを連結している。   The piping system 80 is connected to a discharge port 82 through which water is discharged from the battery module 10 and a delivery port 84 for sending water to the battery module 70. In addition, the piping system 80 includes a first piping 80a in which a heat exchanger 76 is provided in the middle, a second piping 80b in which a heater 78 is provided, and a third piping in which a circulation pump 74 is provided. It is comprised with the piping 80c. Both ends of the first pipe 80 a and the second pipe 80 b are connected by a three-way valve 86 and a three-way valve 88. The third pipe 80 c connects the three-way valve 88 and the delivery port 84.

三方弁86および三方弁88は、温度モニタ72からの指示信号により開閉状態が制御される。排出口82から排出された水は、循環ポンプ74の働きにより、第1の配管80aまたは第2の配管80bのいずれかを経由して電池システム100内を循環する。   The open / close state of the three-way valve 86 and the three-way valve 88 is controlled by an instruction signal from the temperature monitor 72. The water discharged from the discharge port 82 circulates in the battery system 100 via either the first pipe 80a or the second pipe 80b by the action of the circulation pump 74.

本実施の形態に係る電池モジュール70は、電池30と配管14a内の熱媒体との間の熱の授受が行われるため、例えば、電池30の発熱を熱媒体に伝えることで、電池30の温度上昇を抑制することができる。そのため、温度上昇に起因する電池性能の低下が抑制され、電池モジュール全体の寿命を延ばすことができる。   Since the battery module 70 according to the present embodiment transfers heat between the battery 30 and the heat medium in the pipe 14a, for example, the heat of the battery 30 is transmitted to the heat medium, so that the temperature of the battery 30 is increased. The rise can be suppressed. Therefore, a decrease in battery performance due to temperature rise is suppressed, and the life of the entire battery module can be extended.

また、電池モジュール70では、配管14aを経由して熱媒体が電池モジュールの外部へ排出されるとともに、外部の熱交換器76で冷却された熱媒体が再度内部へ戻される。そのため、熱媒体の循環を循環ポンプ74で制御することで、電池の発熱量が多い場合であっても電池の温度調整が可能となる。また、電池モジュール70では、外部のヒータ78で加熱された熱媒体を電池モジュールの内部で循環させることもできる。そのため、低温環境下では、充放電に適切な温度まで電池30を昇温することができる。このように、電池モジュール70は、電池30の熱の外部への放熱や外部の熱による電池の加熱を容易に行うことができる。   In the battery module 70, the heat medium is discharged to the outside of the battery module via the pipe 14a, and the heat medium cooled by the external heat exchanger 76 is returned to the inside again. Therefore, by controlling the circulation of the heat medium with the circulation pump 74, the temperature of the battery can be adjusted even when the heat generation amount of the battery is large. Further, in the battery module 70, the heat medium heated by the external heater 78 can be circulated inside the battery module. Therefore, in a low temperature environment, the battery 30 can be heated to a temperature suitable for charging / discharging. As described above, the battery module 70 can easily radiate the heat of the battery 30 to the outside or heat the battery by the external heat.

また、電池モジュール70は、配管14a内の熱媒体を循環させるように構成されているため、各電池30の温度を均一に保ちやすい。そのため、各電池30の性能劣化の差を小さくでき、電池モジュール70全体としての寿命を延ばすことができる。   Further, since the battery module 70 is configured to circulate the heat medium in the pipe 14a, it is easy to keep the temperature of each battery 30 uniform. Therefore, the difference in performance degradation between the batteries 30 can be reduced, and the life of the battery module 70 as a whole can be extended.

[温度制御]
次に、電池モジュールの温度に応じて配管内の熱媒体の温度を制御する方法について説明する。以下では、図4に示す電池システム100を一例に説明する。
[Temperature control]
Next, a method for controlling the temperature of the heat medium in the pipe according to the temperature of the battery module will be described. Below, the battery system 100 shown in FIG. 4 is demonstrated to an example.

前述のように、電池システム100は、熱媒体を冷却または加熱する配管系統を電池モジュール70の外部に備えている。また、電池システム100は、電池モジュール70の温度を検出する温度センサ81が放熱部材14に取り付けられている。図5は、電池システム100における温度制御のフローチャートの一例を示す図である。   As described above, the battery system 100 includes a piping system for cooling or heating the heat medium outside the battery module 70. In the battery system 100, a temperature sensor 81 that detects the temperature of the battery module 70 is attached to the heat dissipation member 14. FIG. 5 is a diagram illustrating an example of a flowchart of temperature control in the battery system 100.

温度モニタ72は、温度センサ81により電池モジュール70の温度Tを検出すると(S10)、所定の閾値Tと比較する(S12)。検出した温度Tが所定の閾値を超えていない場合(S12のNo)、温度モニタ72は、循環ポンプ74を作動させることなく温度センサ81の検出温度を取得し続ける。一方、検出した温度Tが所定の閾値を超えている場合(S12のYes)、温度モニタ72は循環ポンプ74を作動させ(S14)、電池モジュール10の放熱部材14内の水を循環させる。循環している水は、熱交換器76により放熱し常に冷却されるため、電池モジュール10はある温度以下に保たれる。 Temperature monitor 72 detects the temperature T of the battery module 70 by the temperature sensor 81 (S10), and compares it with a predetermined threshold value T 0 (S12). When the detected temperature T does not exceed the predetermined threshold (No in S12), the temperature monitor 72 continues to acquire the detected temperature of the temperature sensor 81 without operating the circulation pump 74. On the other hand, when the detected temperature T exceeds the predetermined threshold (Yes in S12), the temperature monitor 72 operates the circulation pump 74 (S14), and circulates the water in the heat radiating member 14 of the battery module 10. Since the circulating water dissipates heat by the heat exchanger 76 and is always cooled, the battery module 10 is kept at a certain temperature or lower.

なお、低温環境下で電池30を加熱する場合、温度モニタ72は、水がヒータ78を通過するように三方弁86,88の開閉状態を制御するとともに、循環ポンプ74を作動させればよい。   When the battery 30 is heated in a low temperature environment, the temperature monitor 72 may control the open / close state of the three-way valves 86 and 88 so that water passes through the heater 78 and operate the circulation pump 74.

このように、電池システム100は、温度に応じて熱媒体の温度を制御する制御機構として、温度モニタ72、循環ポンプ74、熱交換器76、ヒータ78、温度センサ81などを備えている。   As described above, the battery system 100 includes the temperature monitor 72, the circulation pump 74, the heat exchanger 76, the heater 78, the temperature sensor 81, and the like as a control mechanism that controls the temperature of the heat medium according to the temperature.

つまり、制御機構は、電池モジュール70の温度が所定の閾値よりも高い場合に熱媒体を冷却する冷却装置としての熱交換器76を有している。そのため、電池30の温度上昇が抑制され、電池モジュール70の寿命が延びる。   That is, the control mechanism has a heat exchanger 76 as a cooling device that cools the heat medium when the temperature of the battery module 70 is higher than a predetermined threshold. Therefore, the temperature rise of the battery 30 is suppressed and the life of the battery module 70 is extended.

また、制御機構は、電池モジュール70の温度が所定の閾値よりも低い場合に熱媒体を加熱する加熱装置としてのヒータを有している。そのため、低温環境下であっても、充放電に適切な温度まで電池30を昇温することができる。   The control mechanism also includes a heater as a heating device that heats the heat medium when the temperature of the battery module 70 is lower than a predetermined threshold. Therefore, even in a low temperature environment, the battery 30 can be heated to a temperature suitable for charging / discharging.

このように、電池システム100は、伝熱機構16、放熱部材14、回路基板12などを介して電池30の冷却や加熱を間接的に行い、電池モジュール70の温度を一定の範囲で調整できる。   As described above, the battery system 100 can indirectly cool and heat the battery 30 through the heat transfer mechanism 16, the heat radiating member 14, the circuit board 12, and the like, and can adjust the temperature of the battery module 70 within a certain range.

上述の電池モジュールによれば、適切な温度調整や温度制御により、電池モジュールの性能劣化が抑制される、また、電池モジュールや回路基板の温度制御が可能なため、電池や電極付近の発熱による電池の性能劣化が抑制される。また、電極付近に発生する熱による応力を緩和できるため、接合部の機械的な信頼性が向上する。   According to the battery module described above, the performance deterioration of the battery module is suppressed by appropriate temperature adjustment and temperature control, and the temperature of the battery module and the circuit board can be controlled. The performance degradation is suppressed. In addition, since the stress due to heat generated in the vicinity of the electrode can be relaxed, the mechanical reliability of the joint is improved.

以上、本発明を上述の各実施の形態を参照して説明したが、本発明は上述の各実施の形態に限定されるものではなく、各実施の形態の構成を適宜組み合わせたものや置換したものについても本発明に含まれるものである。また、当業者の知識に基づいて各実施の形態における組合せや処理の順番を適宜組み替えることや各種の設計変更等の変形を各実施の形態に対して加えることも可能であり、そのような変形が加えられた実施の形態も本発明の範囲に含まれうる。   As described above, the present invention has been described with reference to the above-described embodiments. However, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and the configurations of the embodiments are appropriately combined or replaced. Those are also included in the present invention. Further, it is possible to appropriately change the combination and processing order in each embodiment based on the knowledge of those skilled in the art and to add various modifications such as various design changes to each embodiment. Embodiments to which is added can also be included in the scope of the present invention.

10 電池モジュール、 12 回路基板、 14 放熱部材、 14a 配管、 16 伝熱機構、 17 金属部材、 18 金属基板、 20 絶縁樹脂層、 21 基材、 22 配線層、 24 絶縁膜、 30 電池、 31 外装缶、 32 電極体、 50 正極端子、 60 負極端子、 70 電池モジュール、 72 温度モニタ、 74 循環ポンプ、 76 熱交換器、 78 ヒータ、 80 配管系統、 81 温度センサ、 100 電池システム。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Battery module, 12 Circuit board, 14 Heat radiating member, 14a Piping, 16 Heat-transfer mechanism, 17 Metal member, 18 Metal substrate, 20 Insulating resin layer, 21 Base material, 22 Wiring layer, 24 Insulating film, 30 Battery, 31 Exterior Can, 32 electrode body, 50 positive terminal, 60 negative terminal, 70 battery module, 72 temperature monitor, 74 circulating pump, 76 heat exchanger, 78 heater, 80 piping system, 81 temperature sensor, 100 battery system.

Claims (8)

電極体と、前記電極体が収容された筐体と、前記筐体の外部に設けられ、前記電極体に電気的に接続されている外部端子とをそれぞれ有し、互いに配列された複数の電池と、
基材と、前記外部端子が接続されている配線層とを有する回路基板と、
前記複数の電池の、前記外部端子と反対側の領域を支持する放熱部材と、
前記基材と前記放熱部材との間の熱の移動を容易にする伝熱機構と、
を備えることを特徴とする電池モジュール。
A plurality of batteries each having an electrode body, a housing in which the electrode body is accommodated, and external terminals provided outside the housing and electrically connected to the electrode body When,
A circuit board having a base material and a wiring layer to which the external terminals are connected;
A heat dissipating member that supports a region of the plurality of batteries opposite to the external terminal;
A heat transfer mechanism that facilitates the transfer of heat between the substrate and the heat dissipation member;
A battery module comprising:
前記伝熱機構は、前記基材と前記放熱部材とを接続する金属部材を有することを特徴とする請求項1に記載の電池モジュール。   The battery module according to claim 1, wherein the heat transfer mechanism includes a metal member that connects the base material and the heat dissipation member. 前記伝熱機構は、外部との熱の授受を行う熱媒体が流れる伝熱流路を有することを特徴とする請求項1または2に記載の電池モジュール。   The battery module according to claim 1, wherein the heat transfer mechanism includes a heat transfer channel through which a heat medium that exchanges heat with the outside flows. 前記伝熱流路は、前記基材または前記放熱部材の少なくともいずれかと熱交換できるように構成されていることを特徴とする請求項3に記載の電池モジュール。   The battery module according to claim 3, wherein the heat transfer channel is configured to be able to exchange heat with at least one of the base material and the heat dissipation member. 前記放熱部材は、外部との熱の授受を行う熱媒体が流れる放熱流路を有することを特徴とする請求項2乃至4のいずれか1項に記載の電池モジュール。   5. The battery module according to claim 2, wherein the heat dissipating member has a heat dissipating flow path through which a heat medium that exchanges heat with the outside flows. 電池モジュールの温度を検出する温度検出部と、
前記温度に応じて熱媒体の温度を制御する制御機構と、
を更に備えることを特徴とする請求項3乃至5のいずれか1項に記載の電池モジュール。
A temperature detector for detecting the temperature of the battery module;
A control mechanism for controlling the temperature of the heat medium according to the temperature;
The battery module according to claim 3, further comprising:
前記制御機構は、前記電池モジュールの温度が所定の閾値よりも高い場合に熱媒体を冷却する冷却装置を有することを特徴とする請求項6に記載の電池モジュール。   The battery module according to claim 6, wherein the control mechanism includes a cooling device that cools the heat medium when the temperature of the battery module is higher than a predetermined threshold. 前記制御機構は、前記電池モジュールの温度が所定の閾値よりも低い場合に熱媒体を加熱する加熱装置を有することを特徴とする請求項6または7に記載の電池モジュール。   The battery module according to claim 6, wherein the control mechanism includes a heating device that heats the heat medium when the temperature of the battery module is lower than a predetermined threshold value.
JP2011019077A 2011-01-31 2011-01-31 Battery module Pending JP2012160338A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2011019077A JP2012160338A (en) 2011-01-31 2011-01-31 Battery module

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2011019077A JP2012160338A (en) 2011-01-31 2011-01-31 Battery module

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2012160338A true JP2012160338A (en) 2012-08-23

Family

ID=46840714

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2011019077A Pending JP2012160338A (en) 2011-01-31 2011-01-31 Battery module

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2012160338A (en)

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104103417A (en) * 2013-04-02 2014-10-15 丰田自动车株式会社 Capacitor module and detection apparatus
JP2014207173A (en) * 2013-04-15 2014-10-30 矢崎総業株式会社 Warm-up device
JP2015050057A (en) * 2013-09-02 2015-03-16 株式会社豊田自動織機 Battery module
KR20150036897A (en) * 2013-09-30 2015-04-08 주식회사 엘지화학 Battery Module Having Metal Printed Circuit Board
JP2017157541A (en) * 2016-03-02 2017-09-07 寧徳時代新能源科技股▲分▼有限公司 Battery pack thermal management system
CN107799710A (en) * 2016-09-07 2018-03-13 昶洧新能源汽车发展有限公司 Cool down busbar and plate
CN107799705A (en) * 2016-09-07 2018-03-13 昶洧新能源汽车发展有限公司 Battery system
US10403943B2 (en) 2016-09-07 2019-09-03 Thunder Power New Energy Vehicle Development Company Limited Battery system
JP2020119808A (en) * 2019-01-25 2020-08-06 トヨタ自動車株式会社 Power storage device
CN112119526A (en) * 2018-05-15 2020-12-22 株式会社村田制作所 Solid-state battery, battery module, and method for charging solid-state battery

Cited By (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104103417A (en) * 2013-04-02 2014-10-15 丰田自动车株式会社 Capacitor module and detection apparatus
JP2014203893A (en) * 2013-04-02 2014-10-27 トヨタ自動車株式会社 Capacitor module
JP2014207173A (en) * 2013-04-15 2014-10-30 矢崎総業株式会社 Warm-up device
JP2015050057A (en) * 2013-09-02 2015-03-16 株式会社豊田自動織機 Battery module
KR20150036897A (en) * 2013-09-30 2015-04-08 주식회사 엘지화학 Battery Module Having Metal Printed Circuit Board
KR101658589B1 (en) * 2013-09-30 2016-09-30 주식회사 엘지화학 Battery Module Having Metal Printed Circuit Board
JP2017157541A (en) * 2016-03-02 2017-09-07 寧徳時代新能源科技股▲分▼有限公司 Battery pack thermal management system
CN107799710A (en) * 2016-09-07 2018-03-13 昶洧新能源汽车发展有限公司 Cool down busbar and plate
CN107799705A (en) * 2016-09-07 2018-03-13 昶洧新能源汽车发展有限公司 Battery system
EP3293792A1 (en) * 2016-09-07 2018-03-14 Thunder Power New Energy Vehicle Development Company Limited Battery system
US10027001B2 (en) 2016-09-07 2018-07-17 Thunder Power New Energy Vehicle Development Company Limited Battery system
US10403943B2 (en) 2016-09-07 2019-09-03 Thunder Power New Energy Vehicle Development Company Limited Battery system
CN112119526A (en) * 2018-05-15 2020-12-22 株式会社村田制作所 Solid-state battery, battery module, and method for charging solid-state battery
JP2020119808A (en) * 2019-01-25 2020-08-06 トヨタ自動車株式会社 Power storage device
JP7040471B2 (en) 2019-01-25 2022-03-23 トヨタ自動車株式会社 Power storage device

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2012160338A (en) Battery module
US10505237B2 (en) Battery, housing structure, method for protecting a cell, movable object and kit thereof
WO2012105160A1 (en) Battery module
US20180294452A1 (en) Tray, power battery pack and electric vehicle
JP3347977B2 (en) Liquid circulation type thermoelectric cooling / heating device
US7974095B2 (en) Power source apparatus
US20110300420A1 (en) Temperature controlled battery pack assembly and methods for using the same
KR101256078B1 (en) Charging appratus
WO2019184364A1 (en) Thermal management assembly for power battery pack
JP2013038001A (en) Battery module
KR20130104165A (en) Battery cooling system using thermoelectric module
JP4263052B2 (en) Temperature control device for electric double layer capacitor
JP6276959B2 (en) Phase change module and electronic device equipped with the same
US20220037871A1 (en) Device for cooling a bus bar
JP3652027B2 (en) Storage capacitor structure
JP2011233304A (en) Induction heating cooker
JP4415639B2 (en) Fuel cell system
CN216905720U (en) Cooling device and electronic equipment
WO2013011958A1 (en) Battery module
CN116780038B (en) Lithium battery protection board and lithium battery device with same
CN116744546B (en) Superconductive heat dissipation battery protection board
CN220627912U (en) Heat radiation structure for modularized electronic element
CN220510116U (en) Battery pack including temperature regulating device
CN218301982U (en) Electronic speed regulator and surfboard with same
JP2019135706A (en) Battery module