JP2012204287A - 電池ユニット - Google Patents

Abstract

【課題】冷却性に優れた電池ユニットを提供する。
【解決手段】少なくとも一方の端部に電極が形成された２個以上の筒状の電池（円筒形電池２２）と、電極と電気的に接続され、かつ、平板を折り返して少なくとも一部が波形状に形成された導電性の端子プレート（正極端子プレート３０、負極端子プレート４０）と、を備えている。
【選択図】図２

Description

本発明は、電池ユニットに関するものである。

特許文献１においては、電池を冷却するための構成が開示されている。具体的には、電池は、正極の部分と負極の部分を除き内部との絶縁性を持たせており、複数のフィン（プレート）が電池の軸に対し垂直な方向に間隔をあけて並んで配置され、各フィンには貫通孔とフィンの面方向に垂直に立ち上がるフランジ部により構成される取付部が複数設けられ、電池は各取付部に嵌合することで保持され、電池による発熱は取付部を通してフィンを伝導し、外部空気との熱交換が行われるようになっている。

特開２０００−２１４５６号公報

電池における冷却性（放熱性）の更なる向上を図りたいというニーズがある。
本発明の目的は、冷却性に優れた電池ユニットを提供することにある。

請求項１に記載の発明では、少なくとも一方の端部に電極が形成された２個以上の筒状の電池と、前記電極と電気的に接続され、かつ、平板を折り返して少なくとも一部が波形状に形成された導電性の端子プレートと、を備えることを要旨とする。

請求項１に記載の発明によれば、導電性の端子プレートは平板を折り返して少なくとも一部が波形状に形成され、平板状をなす端子プレートを用いた場合に比べて伝熱面積を増大させて熱交換性能を向上させることができる。

請求項２に記載のように、請求項１に記載の電池ユニットにおいて、前記電池の少なくとも一部が前記端子プレートの前記波形状における前記電池が配置される側と反対側に突出した山部内に配置されている構成とすることができる。

請求項３に記載の発明では、請求項１に記載の電池ユニットにおいて、前記端子プレートの前記波形状における山部には、前記電池を軸方向に挿入可能な通孔が形成され、前記電池の少なくとも前記一方の端部は前記通孔を貫通して配置され、かつ、前記端子プレートと電気的に接続されることを要旨とする。

請求項３に記載の発明によれば、電池の端面からガスを抜きやすくすることができる。
請求項４に記載の発明では、請求項１または２に記載の電池ユニットにおいて、前記端子プレートにおける、少なくとも前記電池と対向して配置された部位に貫通孔を設けたことを要旨とする。

請求項４に記載の発明によれば、電池の端面からのガスを貫通孔から抜きやすくすることができる。
請求項５に記載のように、請求項１に記載の電池ユニットにおいて、前記端子プレートの前記波形状における前記電池が配置される側と反対側に突出した山部は、前記電池の軸方向に直交する幅方向に複数形成され、前記山部の幅は前記電池の幅よりも短い構成としてもよい。

請求項６に記載の発明は、請求項１〜５のいずれか１項に記載の電池ユニットにおいて、前記電極は正極であることを要旨とする。
請求項６に記載の発明によれば、電池における正極側は加熱されやすいが、端子プレートにより放熱することができる。

本発明によれば、冷却性に優れた電池ユニットを提供することができる。

本実施形態における電池パックの斜視図。 （ａ）は電池モジュールの平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線での縦断面図。 電池モジュールの斜視図。 電池の正面図。 （ａ）は別例の電池モジュールの平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線での縦断面図。 （ａ）は別例の電池モジュールの一部平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線での縦断面図。 （ａ）は別例の電池モジュールの平面図、（ｂ）は別例の電池モジュールの正面図。

以下、本発明を具体化した一実施形態を図１〜図４に従って説明する。
なお、図面において、水平面を、直交するＸ，Ｙ方向で規定するとともに、上下方向をＺ方向で規定している。

図１に示すように、電池パック１０は、ケース１１内に電池モジュール２０が複数個配置されている。図１においてはケース１１内において横（図中、Ｘ方向）に電池モジュール２０が３つ配置されるとともに縦（図中、Ｙ方向）に電池モジュール２０が３つ配置されている。

縦（Ｙ方向）に並べて配置した電池モジュール２０に対応するようにファン１２が配置されている。そして、ファン１２の駆動により空気がケース１１内に供給され、この空気により電池モジュール２０の電池を冷却することができるようになっている。より具体的には、電気自動車またはハイブリッド車において車室内に取り込んだ空気をケース１１内を通過させて電池を冷却した後にトランクルームまたは車外に放出する。

電池モジュール２０の構成を示す図２において、電池モジュール２０は絶縁性ケース２１を備えている。絶縁性ケース２１はケース本体部２１ａと上蓋２１ｂからなる。なお、図２（ａ）では上蓋２１ｂは省略している。

絶縁性ケース２１は四角箱形をなし、ケース本体部２１ａの上面開口部を上蓋２１ｂで塞いで構成している。絶縁性ケース２１はＹ方向に空気を通過させることができるようになっている。絶縁性ケース２１の内部には円筒形電池２２が多数配置されている。詳しくは、円筒形電池２２は、縦（Ｙ方向）・横（Ｘ方向）に整列した状態で立設されている。図２においては４つの円筒形電池２２が縦（Ｙ方向）に並んで配置され、かつ、この縦の列が３つ並んで横（Ｘ方向）の列となっている。また、立設した各円筒形電池２２は上側が正極となるとともに下側が負極となっている。

円筒形電池２２は、二次電池であり、例えばリチウムイオン電池やニッケル水素電池を挙げることができる。円筒形電池２２は、密閉型であり、正極側の端面（上端面）に、発生するガスを抜くためのガス排出弁（図示略）が装備されている。

電池モジュール２０における絶縁性ケース２１内の構成を示す図３において、電池モジュール２０には正極端子プレート３０と負極端子プレート４０が配置されている。正極端子プレート３０は、各円筒形電池２２の正極をつなぐ端子プレートである。また、負極端子プレート４０は、各円筒形電池２２の負極をつなぐ端子プレートである。正極端子プレート３０と負極端子プレート４０は銅板よりなる。

図２，３に示すように、導電性の正極端子プレート３０は、一枚の長方形の銅板（平板）を図２（ｂ）の正面から見たとき凹凸形状に折り返すことにより少なくとも一部が波形状に形成され、下側水平部３１と上側水平部３２と垂直部３３からなる。上側水平部３２の幅は円筒形電池２２の直径よりも若干大きくなっている。上側水平部３２には円筒形電池２２が通る円形の通孔（貫通孔）３２ａが形成されている。円筒形電池２２の上面は上側水平部３２の通孔３２ａを通して上側水平部３２よりも上方に位置している。

このように正極端子プレート３０において上側水平部３２と垂直部３３とから凸部が構成され、一対の垂直部３３の間の空間としての凸部内に円筒形電池２２が入り込んでいる。即ち、円筒形電池２２の少なくとも一部が正極端子プレート３０の波形状における円筒形電池２２が配置される側と反対側に突出した山部としての上側水平部３２および一対の垂直部３３内に配置されている。また、円筒形電池２２が正極端子プレート３０の凹凸形状部における凸部を構成する上側水平部３２を貫通している。つまり、正極端子プレート３０の波形状部における山部としての上側水平部３２および一対の垂直部３３には、円筒形電池２２を軸方向に挿入可能な通孔３２ａが形成され、円筒形電池２２の少なくとも一方の端部は通孔３２ａを貫通して配置されている。

円筒形電池２２の上面に設けた正極端子２２ａはワイヤ（細線）Ｗの一端と接合され、ワイヤＷの他端は正極端子プレート３０の上側水平部３２と接合されている。これにより、円筒形電池２２の正極はワイヤＷを介して正極端子プレート３０と電気的に接続されている。

正極端子プレート３０は、絶縁性ケース２１に支持され、図示しないコネクタ等を介して外部の機器に接続される。
図２，３に示すように、導電性の負極端子プレート４０についても正極端子プレート３０と同様に、一枚の長方形の銅板（平板）を図２（ｂ）の正面から見たとき凹凸形状に折り返すことにより少なくとも一部が波形状に形成され、上側水平部４１と下側水平部４２と垂直部４３からなる。下側水平部４２の幅は円筒形電池２２の直径よりも若干大きくなっている。円筒形電池２２の下面の負極端子２２ｂは下側水平部４２と平面接触しており、円筒形電池２２の負極は負極端子プレート４０と電気的に接続されている。

このように負極端子プレート４０において下側水平部４２と垂直部４３とから凸部が構成され、一対の垂直部４３の間の空間としての凸部内に円筒形電池２２が入り込んでいる。即ち、円筒形電池２２の少なくとも一部が負極端子プレート４０の波形状における円筒形電池２２が配置される側と反対側に突出した山部としての下側水平部４２および一対の垂直部４３内に配置されている。

負極端子プレート４０は、絶縁性ケース２１に支持され、図示しないコネクタ等を介して外部の部材に接続される（例えば、ボディアースされる）。
図４には円筒形電池２２を示すが、下面側が負極側、上面側が正極側となっており、円筒形電池２２における正極側に僅かな隙間（空間）Ｓがある。この正極側の隙間（空間）Ｓにおいて熱が溜まりやすい。このように、円筒形電池２２において正極側が発熱しやすい部位となっている。また、上述したように円筒形電池２２における正極側の上端面からガスが放出される構成となっている。

本実施形態では、円筒形電池２２と正極端子プレート３０と負極端子プレート４０とワイヤＷから電池ユニットが構成されている。
次に、このように構成した電池パック１０の作用を説明する。

図１のファン１２が駆動されると、空気が電池パック１０のケース１１内に供給される。ファン１２の駆動に伴い空気が図２の電池モジュール２０の絶縁性ケース２１の内部にＹ方向に供給される。

そして、電池モジュール２０において送られてきた空気と正極端子プレート３０および負極端子プレート４０との間で熱交換が行われる。つまり、円筒形電池２２において熱が発生し、その熱は正極端子プレート３０および負極端子プレート４０に伝わり、空気と正極端子プレート３０および負極端子プレート４０との間で熱交換が行われて放熱される。

上記実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。
（１）電池ユニットの構造として、少なくとも一方の端部に電極が形成された２個以上の筒状の電池（円筒形電池２２）と、電極と電気的に接続され、かつ、平板を折り返して少なくとも一部が波形状に形成された導電性の端子プレート（正極端子プレート３０、負極端子プレート４０）と、を備える。つまり、２個以上の円筒形電池２２の電極をつなぐ正極端子プレート３０および負極端子プレート４０を凹凸形状に形成する（波形にする）ことで、平板状をなす端子プレートを用いた場合に比べて放熱面積を増大させて冷却効果（放熱効果）を向上させることができる。特に、端子部分、その中でも正極側の部位においては熱が発生しやすいので、放熱面積を大きくして冷却する。より詳しくは、図４において円筒形電池２２における正極側の隙間（空間）Ｓから熱が拡散していく。よって、発熱しやすい部分は正極側となり、僅かな隙間Ｓにより熱が溜まりやすく当該部位において温度が高くなる。従って、本実施形態のように正極端子プレート３０を波形にすることで、放熱面積を増大させて冷却効果を向上させることは有用である。

（２）端子プレートの波形状部における山部（上側水平部３２および一対の垂直部３３）には、電池を軸方向に挿入可能な通孔３２ａが形成され、電池の少なくとも一方の端部は通孔３２ａを貫通して配置され、かつ、端子プレート３０と電気的に接続される。即ち、正極端子プレート３０において上側水平部３２と垂直部３３とから凸部が構成され、一対の垂直部３３の間の空間としての凸部内に円筒形電池２２が入り込んでいるとともに、円筒形電池２２が正極端子プレート３０の凹凸形状部における凸部を構成する上側水平部３２を貫通している。よって、円筒形電池２２の端面からガスを抜きやすくすることができる。

（３）電極は正極であり、凹凸形状に形成した端子プレートは正極端子プレート３０である。よって、上述したように円筒形電池２２における正極側は加熱されやすいが、凹凸形状に形成した正極端子プレート３０により放熱することができる。

実施形態は前記に限定されるものではなく、例えば、次のように具体化してもよい。
・電池は円筒形電池を用いたが、電池の形状はこれに限ることなく、例えば角形電池等であってもよい。要は、電池は筒状をなし、少なくとも一方の端部に電極が形成されていればよい。

・図２に代わり図５，６に示す構成としてもよい。
図５，６において、電池として角形電池６０を使用している。正極端子プレート５０は、一枚の長方形の銅板を凹凸形状に折り返すことにより形成され、下側水平部５１と上側水平部５２と垂直部５３からなる。上側水平部５２の幅は角形電池６０の幅よりも若干大きくなっている。

ここで、上側水平部５２には角形電池６０が通る貫通孔はなく、角形電池６０の正極は上側水平部５２と平面接触しており、角形電池６０の正極は正極端子プレート５０と電気的に接続されている。

また、図６に示すように、正極端子プレート５０に貫通孔５５を設けており、貫通孔５５によりガスを抜くことができるようになっている。つまり、角形電池６０の上端面からのガスを、正極端子プレート５０における、少なくとも角形電池６０の端面と対向する部位に設けた貫通孔５５から抜きやすくすることができる。

このようにして、端子プレート５０における、少なくとも電池と対向して配置された部位に貫通孔５５を設けることにより、電池の端面からのガスを貫通孔５５から抜きやすくすることができる。

なお、図５の負極端子プレート４０は図２と同様な構成となっている。
・図５，６の正極端子プレート５０の垂直部５３と角形電池６０とを接触させる構成としてもよい。この場合、角形電池６０と正極端子プレート５０との接触面積を大きくでき、熱交換性能が向上する。

・図７に示すように、正極端子プレート７０および負極端子プレート８０における角形電池９０と接触する部位を波板形状にして、この波形形状部を角形電池９０の電極と接触させてもよい。つまり、端子プレート７０，８０の凹凸形状部の複数の頂点７０ａ，８０ａまたは凹凸形状部の複数の底部７０ｂ，８０ｂが角形電池９０の電極と接触する構成としてもよい。

このようにして、端子プレート７０，８０の波形状における電池が配置される側と反対側に突出した山部としての頂点７０ａ，８０ａは、電池の軸方向に直交する幅方向に複数形成され、山部の幅は電池の幅よりも短い構成としている。

・正極端子プレート３０および負極端子プレート４０は銅板を用いたが、これに限るものではなく、他にも例えばアルミ板等であってもよい。アルミ板を用いると軽量化や電池との接続性に優れている。

・上記実施形態では正極端子プレートと負極端子プレートの両方の端子プレートに対して凹凸形状に形成したが、一方の端子プレートのみを凹凸形状に形成してもよい。
・上記実施形態では端子プレートにおける一方向（図２のＸ方向）について凹凸形状に成形したが、直交する方向（図２のＹ方向）について凹凸形状に形成してもよい。あるいは、端子プレートにおけるＸ方向およびＹ方向について凹凸形状に形成してもよい。

・正極端子プレート３０または負極端子プレート４０の凸部内に電池が嵌合して配置され、正極端子プレート３０または負極端子プレート４０が電池の位置を保持する効果を有していてもよい。

・端子プレートは１枚であってもよい。つまり、上記実施形態では端子プレートが２枚であったが、端子プレートは１枚であってもよい。

２２…円筒形電池、３０…正極端子プレート、３２…上側水平部、３２ａ…通孔、３３…垂直部、４０…負極端子プレート、４２…下側水平部、４３…垂直部、５０…正極端子プレート、５５…貫通孔、６０…角形電池、７０…正極端子プレート、７０ａ…頂点、８０…負極端子プレート、８０ａ…頂点、９０…角形電池。

Claims (6)

1. 少なくとも一方の端部に電極が形成された２個以上の筒状の電池と、
   前記電極と電気的に接続され、かつ、平板を折り返して少なくとも一部が波形状に形成された導電性の端子プレートと、
   を備えることを特徴とする電池ユニット。
2. 前記電池の少なくとも一部が前記端子プレートの前記波形状における前記電池が配置される側と反対側に突出した山部内に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の電池ユニット。
3. 前記端子プレートの前記波形状における山部には、前記電池を軸方向に挿入可能な通孔が形成され、前記電池の少なくとも前記一方の端部は前記通孔を貫通して配置され、かつ、前記端子プレートと電気的に接続されることを特徴とする請求項１に記載の電池ユニット。
4. 前記端子プレートにおける、少なくとも前記電池と対向して配置された部位に貫通孔を設けたことを特徴とする請求項１または２に記載の電池ユニット。
5. 前記端子プレートの前記波形状における前記電池が配置される側と反対側に突出した山部は、前記電池の軸方向に直交する幅方向に複数形成され、前記山部の幅は前記電池の幅よりも短いことを特徴とする請求項１に記載の電池ユニット。
6. 前記電極は正極であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の電池ユニット。

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