JP2013016301A - 蓄電モジュール - Google Patents

蓄電モジュール Download PDF

Info

Publication number
JP2013016301A
JP2013016301A JP2011147166A JP2011147166A JP2013016301A JP 2013016301 A JP2013016301 A JP 2013016301A JP 2011147166 A JP2011147166 A JP 2011147166A JP 2011147166 A JP2011147166 A JP 2011147166A JP 2013016301 A JP2013016301 A JP 2013016301A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
cooling
battery
case
storage module
power storage
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.)
Granted
Application number
JP2011147166A
Other languages
English (en)
Other versions
JP5613630B2 (ja
Inventor
Atsuo Suga
厚夫 菅
Original Assignee
Hitachi Vehicle Energy Ltd
日立ビークルエナジー株式会社
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 Hitachi Vehicle Energy Ltd, 日立ビークルエナジー株式会社 filed Critical Hitachi Vehicle Energy Ltd
Priority to JP2011147166A priority Critical patent/JP5613630B2/ja
Publication of JP2013016301A publication Critical patent/JP2013016301A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP5613630B2 publication Critical patent/JP5613630B2/ja
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

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

【課題】冷却媒体による冷却機能を備える蓄電モジュールを、その冷却効率を改善し、簡素な構造で安価なものとする。
【解決手段】
組電池20が配置されたケース31内に、組電池20の底部に熱結合する冷却構造部50を設ける。冷却構造部50には、冷却媒体51が供給される。組電池20の一端側とケース31の内面との間の空間に電動ファン35が配置される。電動ファン35により、ケース31内の空気を冷却構造部50側に向けて送風し、ケース31内面に沿って組電池20の表面に触れながら移動する空気の対流を生じさせる。これにより、冷却構造部50側と、その反対側の正・負極の外部端子11、12側との温度差を小さくすることができる。
【選択図】図1

Description

本発明は、蓄電モジュールに関し、より詳細には、冷却機能を有する蓄電モジュールに関する。
リチウムイオン二次電池セル、ニッケル水素二次電池セル、ニッケルカドミウム二次電池セル等の二次電池セルは、ハイブリッド自動車や電気自動車の電源として近年、急速に普及しつつある。
自動車用の電源として用いられる二次電池セルは、通常、複数個の二次電池セルをバスバーで直列に接続された蓄電モジュールとされる。
二次電池セルは、充放電する際に流れる電流と内部抵抗に起因する発熱が生じるものであり、また、高温度の環境で使用されることがあるため、冷却機能を備えた電池モジュールとすることが多い。
冷却機能を備えた電池モジュールとして下記の構造が知られている。
複数の二次電池セルが接続されて構成された組電池の上下に一対の送風ダクトを設け、送風ダクトの外側に一対の循環チャンバーを設ける。また、各二次電池セルを離間して配列し、各二次電池セル間に両端において送風ダクトに連結される冷却ダクトと、両端において循環チャンバーに連結される熱交換パイプを配設する。
送風ダクト内には冷却ファンから空気が供給され、熱交換パイプ内には液体循環機により熱交換液が循環されて各二次電池セルが冷却される(例えば、特許文献1参照)。
特開2009−9888号公報
特許文献1に記載された電池モジュールは、送風ダクト、冷却ダクト、循環チャンバー、熱交換パイプ等、多数の冷却用部材を有するうえ、二次電池セル間に冷却ダクトおよび熱交換パイプを配設する等、構造が複雑であるため、製造コストが高くなる。
本発明の蓄電モジュールは、電池容器内に正・負極の電極板を有する発電要素が収容され、電池容器の一側面に正・負極の電極板に接続された正・負極の外部端子が配置された複数個の二次電池セルが電気的に接続された組電池と、各二次電池セルの一側面に対向する他側面に熱的に結合して配置された冷却構造部と、組電池および冷却構造部を収容するケースと、ケース内に配置され、ケース内の空気を冷却構造部側に向けて送風し、ケース内の空気を、組電池の周囲とケース内面との間を通って送風方向に沿って対流させるファンとを備えることを特徴とする。
本発明の蓄電モジュールによれば、ファンによりケース内の空気を冷却構造部に向けて送風し、ケース内の空気を、組電池の周囲とケース内面との間を通って送風方向に沿って対流させる。ケース内に空気の対流を生じさせることにより、正・負極の外部端子側の高温となり易い部位が冷却される。このようにして、冷却効率を向上させることにより、部分点数を削減し、かつ、構造を簡素とすることが可能となるので、製造コストを安価にすることができる。
(a)は、本発明の蓄電モジュールの一実施の形態の側面図であり、(b)は、1(a)のIb−Ib線で切断した平面図。 図1(a)に図示された組電池の外観斜視図。 図2に図示された組電池を構成する二次電池セルの外観斜視図。 図2に図示された組電池のIV−IV線に沿う切断断面図。 二次電池セルに収容された発電要素の拡大斜視図。 図1(a)、図1(b)に図示された冷却構造部の拡大断面図。 冷却システムの概略の一例を示す構成図。 本発明の蓄電モジュールの実施形態2の側面図。 本発明の蓄電モジュールの実施形態3の側面図。
--実施形態1-
[蓄電モジュール全体構成]
以下、本発明の蓄電モジュールの一実施の形態を、図面を参照して説明する。
本発明の蓄電モジュールは、例えば、電動車両、特に電気自動車の車載電源装置の蓄電装置として、適用することができる。電気自動車は、内燃機関であるエンジンと電動機とを車両の駆動源として備えたハイブリッド電気自動車、および電動機を車両の唯一の駆動源とする純正電気自動車等を含む。
図1(a)は、本発明の蓄電モジュールの一実施の形態としての側面図であり、図1(b)は、図1(a)のIb−Ib線で切断した平面図である。
蓄電モジュール1はケース31を有する。ケース31内には、複数の電池セル10が接続して構成された組電池20と、組電池20の下部に配設された冷却構造部50と、組電池20の一端側の電池セル10とケース31の内面との間の空間に配置された電動ファン35が収容されている。
冷却構造部50には、冷却媒体をx方向から冷却構造部50に流入し、冷却構造部50において組電池20の各電池セル10が発する熱と熱交換をして各電池セル10を冷却した後、冷却媒体を蓄電モジュール1から流出するための配管33が連結されている。
図2は、図1(a)に図示された組電池の外観斜視図であり、図3は、図2に図示された組電池を構成する二次電池セルの外観斜視図である。
組電池20は、本実施形態においては、相互に電気的に接続された8個の電池セル10により構成される。但し、電池セル10の個数は、8個に限られるものではなく、それ以上でも、それ以下でも、任意な数とすることができる。本実施形態では、各電池セル10はリチウムイオン二次電池セルとして例示する。
[電池セルの構造]
各電池セル10は、電池容器の一側面から外部に露出した正極外部端子11と負極外部端子12を有する。
各電池セル10は、隣接する電池セル同士が、それぞれの正極外部端子11と負極外部端子12とが相手方の逆極性の外部端子12、11に対向するように交互に逆向きにされて、互いに平行に配置されている。
つまり、各電池セル10は、正極外部端子11が隣接する電池セル10の負極外部端子に、また、負極外部端子12が正極外部端子11に対向するように配置されている。
そして、相互に隣接する一方の電池セル10の正極外部端子11と他方の電池セル10の負極外部端子12とが、バスバー13により接続されている。これにより、組電池20を構成するすべての電池セル10は直列に接続されている。
但し、組電池20の配列の最前部(図1(a)、図2における最も左側)に位置する電池セル10の正極外部端子11と、最後尾(図1(a)、図2における最も右側)に位置する電池セル10の負極外部端子12は、バスバー13には接続されていない。
各電池セル10は、底部を有し、上部が開口された電池缶2と、電池缶2の開口された上部を覆う電池蓋3とにより構成される電池容器を有する。電池容器は、細長い矩形状の底面と、この底面の長辺に隣接する一対の大面積の側面と、底面の短辺に隣接する一対の少面積の側面を有する。
各電池セル10の正極外部端子11と負極外部端子12とは、電池蓋3に設けられている。電池蓋3における正極外部端子11と負極外部端子12の間には開裂弁14と、電池容器内に電解液を注入するための注液部15が形成されている。
開裂弁14は、過充電または内部短絡による発熱等の異常が発生し、電池セル10内の圧力が高くなったときに開裂して内部に発生するガスを排出する機能を有する。開裂弁14は、プレスにより電池蓋3の一部に、断面V字またはU字形状の溝を形成し、残部を薄肉とされた構造を有する。断面V字またはU字形状の溝を形成することにより薄肉とされた部分は、電池容器内に発生するガスの圧力により開裂し、電解液を含んでミスト状となったガスが外部に放出される。
注液部15は、図示はしないが、電池蓋3に形成された開口部と、この開口部を塞ぐ注液栓とから構成される。開口部を介して電池缶2内に電解液を注入した後、開口部を注液栓で塞ぎ、レーザ溶接によりこの注液栓を電池蓋3の開口部の周縁部に接合することにより、電池容器を封止する。
[組電池の構造]
図4は、図2に図示された組電池のIV−IV線に沿う切断断面図である。
各電池セル10における正極外部端子11と負極外部端子12は、それぞれ、径大の根元部23と、おねじが形成された径小の取付部24を有するボルト状構造を有する。
隣接する電池セル10の相対向する正・負極の外部端子11、12を接続するバスバー13は、正・負極外部端子11、12のおねじに噛合されたナット21により固定されている。
電池セル10の電池蓋3には、中央部に開口部を有する絶縁部材16が嵌合される貫通孔が形成されている。絶縁部材16に形成された貫通孔に電極接続板17aまたは17bが嵌合している。
一方の電極接続板17aと正極集電板18aとがかしめられ、電池蓋3に固定されている。電極接続板17aと正極集電板18aはアルミニウム系金属により形成されている。
他方の電極接続板17bと負極集電板18bとがかしめられ、電池蓋3に固定されている。電極接続板17bと負極集電板18bは銅系金属により形成されている。
正極集電板18aおよび負極集電板18bは、電池蓋3に取り付けられた取付部分から、ほぼ垂直方向に折曲され、さらに電池セルの厚さ方向の中央部側に傾斜されたうえ、中央部側において、再度、取付部に垂直な方向に屈曲された形状を有する。
正・負極の集電板18a、18bおよび電極接続板17a、17bは、絶縁部材16によって、電池蓋3とは絶縁されている。
各電極接続板17a、17b上には、正極外部端子11または負極外部端子12が接続されている。この接続は、正極外部端子11または負極外部端子12と各電極接続板17a、17bとを、直接または導電接続板(図示せず)を介してかしめることにより行うことができる。
隣接する正極外部端子11および負極外部端子12は、バスバー13により接続されている。バスバー13には、正極外部端子11および負極外部端子12の取付部24を挿通する貫通孔が形成されている。正・負極の外部端子11、12の取付部24にバスバー13を、その貫通孔を挿通することにより取り付け、ナット21を各取付部24のおねじに締結してバスバー13を固定する。この状態で、正極外部端子11および負極外部端子12はバスバー13により電気的に導通されている。
各電池容器内には正極板および負極板がセパレータを介して捲回して形成された発電要素6が収納されている。正極集電板18aは正極板に、負極集電板18bは負極板に超音波溶接により接合されている。
[発電要素の構造]
図5は、発電要素6の拡大斜視図である。
図5に示すように、発電要素6は、セパレータ6C、負極板6D、セパレータ6C、正極板6Eの順に重ねられて複数周捲回し、扁平状に潰した扁平捲回構造を有している。発電要素6は軸芯を省略して軽量化されており、軸芯の代用として、その捲回開始端部(発電要素中心部)にはセパレータ6Cが数周巻かれている。また、捲回終了端部(発電要素表層部)にもセパレータ6Cが数周捲回されて絶縁性が確保され、さらに、巻き解けを防止するためにセパレータ6Cの捲回終了端の片面は、粘着剤が塗着されたテープ(不図示)で止められている。
正極板6Eは、アルミニウム合金箔(正極集電箔)の両面に、正極活物質として、例えば、マンガン酸リチウム等のリチウム含有遷移金属複酸化物を含む正極活物質合剤が略均等かつ略均一に塗着されて作製されている。アルミニウム合金箔の両面には、長手方向に沿う一側に、正極活物質合剤が塗工されず、アルミニウム合金箔が露出された正極未塗工部6Aが形成されている。
負極板6Dは、銅合金箔(負極集電箔)の両面に、負極活物質として、リチウムイオンを吸蔵、放出可能な黒鉛等の炭素材を含む負極活物質合剤が略均等かつ略均一に塗着されて作製されている。銅合金箔の両面には、長手方向に沿う一側に、負極活物質合剤が塗工されず、銅合金箔が露出された負極未塗工部6Bが形成されている。正極未塗工部6Aと負極未塗工部6Bは発電要素6の互いに反対の周縁端部に設けられている。
なお、負極板6Dの捲回方向の長さは、正極板6Eおよび負極板6Dを捲回したときに、捲回最内周および最外周で捲回方向に正極板6Eが負極板6Dからはみ出すことがないように、正極板6Eの長さより長く設定されている。また、負極板6Dに塗工された負極活物質合剤の捲回方向に直交する方向の長さ、換言すれば、幅方向の長さは、正極板6Eに塗工された正極活物質合剤の幅よりも大きく形成されている。したがって、幅方向においても、正極板6Eに塗工された正極活物質合剤が負極板6Dに塗工された負極活物質合剤よりも外側にはみ出すことはない。正極活物質に対向しない負極集電箔の部分があると、正極活物質に含まれるリチウムがイオン化し、セパレータを浸透してその部分に析出する。これにより、内部短絡が発生する可能性がある。このように、負極活物質領域を正極活物質領域よりも広くすることにより、それを防ぐことができる。
セパレータ6Cは、リチウムイオンが通過可能な微多孔性シート材で構成されており、本例では、数十μm厚のポリエチレンシートが用いられている。
上述した如く、発電要素6は、セパレータ6C、負極板6D、セパレータ6C、正極板6Eの順に重ねられて複数周捲回し、扁平状に潰された扁平捲回構造を有している。
図5に図示されるように、この扁平捲回構造の発電要素6における正極未塗工部6Aおよび負極未塗工部6Bは、それぞれ、幅方向における一端側および他端側において軸芯の周囲に捲回されて、捲回部分が相互に重合された多層構造を形成する。
そして、正極集電板18aは、捲回部分が相互に重合された正極未塗工部6Aに超音波溶接により接合される。重合された正極未塗工部6A同士も相互に超音波溶接により接合される。
負極集電板18bは、捲回部分が相互に重合された負極未塗工部6Bに超音波溶接により接合される。重合された負極未塗工部6B同士も相互に超音波溶接により接合される。
正・負極電極板18a、18bにより正・負極の外部端子11、12を発電要素6の正・負極の未塗工部6A、6Bに接続した後、電池蓋3の周縁部を、レーザ溶接により電池缶2に接合する。そして、電池蓋3の注液部15に設けられた開口部から非水電解液を注入し、この開口部を注液栓により封止することにより図3に図示される電池セル10が作製される。非水電解液の一例としては、リチウム塩がカーボネート系溶媒に溶解した溶液を用いることができる。
[冷却構造部の構造]
図1(a)において、組電池20を構成する各電池セル10の底部側、換言すれば、正・負極に外部端子11、12が設けられた電池蓋3の反対側には、冷却構造部50が、各電池セル10に熱結合して配置されている。
図6は、図1(a)、図1(b)に図示された冷却構造部50の拡大断面図である。
冷却構造部50は、冷却媒体51と、冷却媒体51が循環する通路となる配管33と、配管33の外表面に密着する冷却板52と、一面が冷却板52に密着し、他面が各電池セル10の底部に密着する熱伝導性シート53により構成される。
冷却媒体51としては、例えば、フッ素系不活性液体、シリコンオイル等の液体を用いることができる。
配管33は、SUS等により形成され、電池セル10の配列方向に延出されている。配管33は、図1(b)に図示されるよう複数本(図1(b)では2本として図示)が平行に配設されている。
冷却板52は、熱伝導性が高い、例えば、アルミニウム等により形成され、組電池20の底部の面積とほぼ同じか、またはそれよりも大きい面積を有する。
熱伝導性シート53は、表裏両面に密着性を有する柔軟な薄い絶縁体で形成され、組電池20の各電池セル10の底部と良好に熱結合する。
図1(a)に図示されるように、組電池20の一端側の電池セル10の一対の大面積の側面のうち、外側の側面とケース31の内面との間の空間には電動ファン35が収容されている。電動ファン35は、高さ方向において、電池セル10の底部と電池蓋3との中間に配置されている。
この位置において電動ファン35を駆動すると、ケース31の空気を電動ファン35の上部側から引込み、ケース31内の下部側に送風する。これにより、ケース31内の空気が矢印y方向に移動し、さらに、ケース31に底面に沿って矢印x方向に移動し、冷却構造部50の表面とケース31との内面との間を通過する。図1(b)の矢印ARは冷却構造部50の周囲を流れる冷却風の向きを示す。冷却構造部50は、配管33内を循環する冷却媒体51により、各電池セル10と熱交換を行い、各電池セル10を底部側から冷却する。また、各電池セル10の表面に接触して高温となった空気を冷却する。
冷却された空気は、ケース31の側面に沿って下から上に上昇し、電動ファン35が配置された空間と反対側において、ケース31の上部側の内面と各電池セル10との間の空間を移動し、さらに、電動ファン35に引込まれる。そして、電動ファン35により再び矢印y方向に送風される。このようにして、電動ファン35を駆動することにより、ケース31の内面に沿って、ケース31内の空気を移動させ、強制的に対流を生じさせる。
各電池セル10は、充放電の際に発電要素6を流れる電流と内部抵抗に起因して発熱する。各電池セル10の電池容器の底部側には、冷却構造部50が熱結合しているので、電池容器の底部側は速やかに冷却される。これに対し、電池蓋3側は、冷却構造部50から離れている分、冷却構造部50による冷却効果は低減する。このため、正・負極の外部端子11、12は高温になりやすい。
このように、電池セル10の底部側と、正・負極の外部端子11、12側とでは、大きな温度差が生じやすい。大きな温度差が生じた状態において、正・負極の外部端子11、12側を十分に冷却するには、冷却能力を極めて大きくする必要があり、効率が悪い。また、冷却能力を大きくするために、多数の部品を使用したり、冷却用の配管の配設を複雑にしたりすると、蓄電モジュールの製造コストが高くなる。
これに対し、本実施形態の蓄電モジュール1では、電動ファン35を駆動して、冷却構造部50側に送風し、ケース31内の空気を、図1(b)に矢印ARで示すようにケース31の内面と組電池20との間の空間を移動させ、強制的に対流を生じさせるようにしている。このため、電池セル10の正・負極の外部端子11、12に伝導された熱は、対流する空気により冷却される。
本実施形態において、ケース31内において空気の対流を生じさせる部材は、電動ファン35のみである。ケース31および組電池20には格別、構造や、形状の変更も必要がない。また、配管33の配設も直線的であり、組電池20と交錯するような曲線部を有していない。
このように、部品点数が少なく、かつ、構造も簡素にして冷却効率のよい蓄電モジュール1を実現することできるので、蓄電モジュール1の製造コストを低減することができる。
[全体システム]
図1(a)に図示された蓄電モジュール1は、バスバー13に接続されていない最前部に位置する電池セル10の正極外部端子11が他の電池モジュールの最後尾の電池セル10の負極外部端子12に接続されるか、または図示はしないがインバータ装置の高電位側に接続される。また、蓄電モジュール1は、バスバー13に接続されていない最後尾に位置する電池セル10の負極外部端子12が他の電池モジュールの最前列の電池セルの正極外部端子に接続されるか、または図示はしないがインバータ装置の低電位側に接続される。
このように、複数個の蓄電モジュール1が直列に接続されて高電圧の電池モジュール装置を構成し、図示しないインバータ装置に接続される。
インバータ装置は、電池モジュール装置からの直流電力を3相交流電力に変換し、例えば、車両駆動用システムであれば、電動機・発電機を駆動する。また、電動機・発電機が発電機として駆動されている状態では、回生電力をインバータ装置に供給して各電池セル10を充電する。
また、図示はしないが、組電池20の各バスバー13は電圧検出用の接続導体により、マルチプレクサを介して差動増幅器を含むICおよびこのICの上位コントローラとして機能するマイコンに接続されている。マルチプレクサにより、順次、接続される電池セル10が切換えられ、差動増幅器により電池セル10の電圧が検出される。検出された各電池セル10の電圧は、A/D変換回路においてデジタル値に変換されてマイコンの記憶部に保持される。各電池セル10が過充電となったことが検出された場合、各電池セル10の正極端子と負極端子との間に配置されたバランシングスイッチ(図示せず)をオンし、各電池セル10を放電する。
マイコンおよび複数のICで構成されるセルコントローラは、各電池セル10の電圧、総電圧、電流の測定を制御すると共に、充放電を制御する。
マイコンは、入力された各電池セル10の温度、または組電池20の平均温度に基づいて、組電池20を冷却する冷却用の電動ファン35の回転数または冷却媒体の供給量を調整するドライバーおよびポンプ回転数を制御する。
[冷却システム]
図7は、冷却システムの一例の概略を示す構成図である。
図7においては、蓄電モジュール装置は、1個の蓄電モジュール1として図示されている。しかし、上述した如く、複数の蓄電モジュール1を直列に接続して構成することができる。
蓄電モジュール1の冷却構造部50は、配管33を介して、ポンプ71、タンク72、ラジエータ73に接続されている。配管33、ポンプ71、タンク72、ラジエータ73は、配管33内を流動する冷却媒体51を循環させる冷却ループを形成している。
ポンプ71は、油圧式または電動式のもので、タンク72に貯留された冷却媒体51を吸引して配管33内に押し出し、配管33内を矢印x方向に移動させて蓄電モジュール1の冷却構造部50に供給する。冷却媒体51は、冷却構造部50を通過する際、蓄電モジュール1の各電池セル10に蓄積された熱と熱交換を行って各電池セル10を冷却する。電池セル10と熱交換を行って温度が上昇した冷却媒体51は、蓄電モジュール1の外部に流出され、ラジエータ73により冷却される。ラジエータ73は、例えば、大気との間で熱交換を行う。
タンク72は、冷却媒体51を一時的に貯蔵して、温度変化等による冷却媒体51の体積変化を吸収するバッファとしての機能を有する。
上述した如く、各電池セル10の温度または組電池20平均温度に基づき、マイコン(図示せず)によりポンプ71の回転数が制御され、冷却構造部50への冷却媒体51の供給量が調整される。また、マイコンは電動ファン35の回転数を制御し、冷却構造部50と組電池20の上部側との間を対流する風量を調整する。
[実施例]
図1(a)、図1(b)に図示された通り、ケース31内に冷却板52を収容し、配管33をケース31の外部から、ケース31内部および冷却板52に設けられた貫通孔(図示せず)を挿通した。冷却板52の上面に熱伝導性シート53を密着してケース31内に冷却構造部50を形成した。
熱伝導性シート53の上面に組電池20を、組電池20の各電池セル10の底部を熱伝導性シート53に密着させて配置した。
組電池20の一端側の電池セル10の一対の大面積の側面のうち、外側の側面とケース31の内面との間の空間に電動ファン35を配置した。電動ファン35の高さ方向における位置は、電池セル10の電池蓋3と電池缶2の底部との中間であった。
電動ファン35を駆動して、ケース31内の空気を、矢印yに示すように、ケース31の下部に向かって送風した。ケース31内の空気は、ケース31の底部の内面に沿って矢印x方向に移動し、電動ファン35が配置された空間の反対側の空間を下から上に移動した。さらに、ケース31の上部側の内面と組電池20の間の空間を移動し、再び、電動ファン35から送り出され、このようにして、ケース31の内面に沿って空気の対流が生じた。電動ファン35による風量は4CFM(Cubic Feet per Minute)であった。
この状態で、電池セル10の正・負極の外部端子11、12と電池缶2の底部との二点で温度を測定した。
比較例として、電動ファン35を非駆動の状態で、駆動時と同様の条件で、電池セル10の正・負極の外部端子11、12と電池缶2の底部との二点で温度を測定した。
上記実施例と比較例における正・負極の外部端子11、12と電池缶2の底部との温度差は、実施例の方が、比較例に比して小さかった。
[実施形態1の効果]
実施形態1に示した本発明の蓄電モジュール1では、図7に一例を示す冷却システムにより、冷却媒体51を、組電池20の各電池セル10が発生する熱と熱交換させ、冷却ループ内を循環させる。
蓄電モジュール1のケース31内に設けられた電動ファン35を駆動し、冷却構造部50側に向けて送風し、ケース31内面と組電池20との間の空間を、ケース31内の空気が冷却構造部50から正・負極の外部端子11、12側に向かって移動する空気の対流を強制的に発生させる。
各電池セル10内部で発生し、正・負極の外部端子11、12および電池蓋3側に伝導された熱は、ケース31内を対流する空気により冷却される。これにより、冷却構造部50側と、その反対側の正・負極の外部端子11、12側との温度差が小さくなる。
このように、ケース31内に電動ファン35を配置するだけの簡単な構造で、冷却効率を向上することができ、製造コストを低減することが可能となる。
また、電動ファン35を、電池セル10の底部と上部との間の中間位置に配置したので、電動ファン35による上部側からの空気の引込みと、下部側に配置された冷却構造部50への送風が効率的となる。
--実施形態2-
図8は、本発明の蓄電モジュールの実施形態2の側面図である。
実施形態2に示す蓄電モジュール1が、実施形態1と異なる点は、ケース31内に、電動ファン35に引込まれて、電動ファン35から送風される空気の移動を案内するためのダクト55を設けた点である。
電動ファン35は、実施形態1の場合と同様に、組電池20の一端側の電池セル10の一対の大面積の側面のうち、外側の側面とケース31の内面との間の空間に配置されている。また、電動ファン35の高さ方向における位置は、電池セル10の電池蓋3と電池缶2の底部との中間である。
ダクト55は、上部がケース31の上部側の内面に接するように配置されている。ダクト55は、電池セル10の底部付近まで延出され、冷却構造部50の流入側の配管33に対向している。
ダクト55の上部には、ケース31の内面に沿って移動する空気を流入する入口55aが形成されている。ダクト55は、対流により、組電池20とケース31の上部側内部との間に移動された空気を、入口55aから取り込み、電動ファン35側に案内する。このため、電動ファン35により生じる対流が一層円滑となり、各電池セル10の正・負極の外部端子11、12側の冷却効率を向上する。
ダクト55の入口55aに対向する側のコーナー部には、傾斜部55bが形成されている。傾斜部55bは、上側面およびこれに隣接して直交する方向に設けられた側面に跨って傾斜して形成されている。入口55aから流入した空気は、傾斜部55bにおいて、円滑に電動ファン35の方向に向きが変えられる。
実施形態2において、他の構成は実施形態1と同様であり、対応する部材に同一の図面番号を付して説明を省略する。
実施形態2においても、実施形態1と同様な効果を奏することができる。
また、実施形態2では、ケース31内に電動ファン35に引込まれる空気を案内するダクト55を設けているので、ケース31内に発生する対流の流れが一層円滑となる。
なお、実施形態2の変形例として、ダクト55をケース31のコーナー部の両隣の側部に跨る傾斜部のみを有する部材としてもよい。あるいは、この傾斜部をケース31設けてもよい。
--実施形態3-
図9は、本発明の蓄電モジュールの実施形態3の側面図である。
実施形態3に示す蓄電モジュール1が、実施形態1と異なる点は、ケース31内に、冷却構造部50に熱結合するフィン56を設けて、冷却面積を増大した点である。
フィン56は、成形により冷却板52に一体に形成してもよいし、冷却板52とは別体として形成し、締結部材による締結等により冷却板52に固定してもよい。
フィン56は電動ファン35に対向する位置に設け、電動ファン35から送り出される空気が直接当るようにすると冷却効率がよい。しかし、フィン56を設ける位置は、上記に限定されるものではなく、他の位置に設けてもよい。
実施形態3において、他の構成は実施形態1と同様であり、対応する部材に同一の図面番号を付して説明を省略する。
実施形態3においても、実施形態1と同様な効果を奏することができる。
また、実施形態3においては、フィン56を設けることにより冷却面積が増加するので、電池セル10からの放熱が促進され、冷却効率を向上することができる。
なお、実施形態3に示された冷却構造部50のフィン56を一体的に設ける構造に、実施形態2またはその変形例として示したダクト55または傾斜部を設ける構造を組み合わせてもよい。
上記実施形態において、組電池20は、各電池セル10を接続するバスバー13をねじによる締結で固定する構造として例示した。しかし、バスバー13と電池セル10とを溶接により接合する等、他の固定方法を用いてもよい。
上記実施形態においては、組電池20を構成する電池セル10としてリチウムイオン二次電池セルを用いた場合で例示した。しかし、本発明の蓄電モジュール1は、ニッケル水素二次電池セル、ニッケルカドミウム二次電池セル等、他の二次電池セルを用いて構成することが可能である。また、二次電池セル以外にも、リチウムイオンキャパシタを適用することが可能である。
上記実施形態に示した蓄電モジュール1を、コンピュータシステムやサーバシステムなどに用いられる無停電電源装置、自家用発電設備に用いられる電源装置など、電動車両以外の電源装置を構成する蓄電装置にも適用することもできる。
その他、発明の蓄電モジュールは、発明の趣旨の範囲内において、種々、変形して構成することが可能であり、要は、二次電池セルを冷却する冷却構造部と、ケース内の空気を冷却構造部側に向けて送風し、組電池の周囲とケース内面との間を通って対流させるファンとを、ケース内に設けるようにしたものであればよい。
1 蓄電モジュール
2 電池缶
3 電池蓋
6 発電要素
10 電池セル
11 正極外部端子
12 負極外部端子
13 バスバー
31 ケース
33 配管
35 電動ファン
50 冷却構造部
51 冷却媒体
52 冷却板
53 熱伝導性シート
55 ダクト
56 フィン

Claims (6)

  1. 電池容器内に正・負極の電極板を有する発電要素が収容され、前記電池容器の一側面に前記正・負極の電極板に接続された正・負極の外部端子が配置された複数個の二次電池セルが電気的に接続された組電池と、
    前記各二次電池セルの一側面に対向する他側面に熱的に結合して配置された冷却構造部と、
    前記組電池および前記冷却構造部を収容するケースと、
    前記ケース内に配置され、前記ケース内の空気を前記冷却構造部側に向けて送風し、前記ケース内の空気を、前記組電池の周囲と前記ケース内面との間を通って送風方向に沿って対流させるファンとを備えることを特徴とする蓄電モジュール。
  2. 請求項1に記載の蓄電モジュールおいて、前記冷却構造部は、内部を冷却媒体が循環する配管と、この配管の外周に密着して設けられた冷却板とを含むことを特徴とする蓄電モジュール。
  3. 請求項2に記載の蓄電モジュールにおいて、前記冷却構造部は、さらに、前記冷却板と前記各二次電池セルの他側面との間に介装された熱伝導性絶縁シートとを含むことを特徴とする蓄電モジュール。
  4. 請求項1乃至3のいずれか1項に記載の蓄電モジュールにおいて、前記各二次電池セルは、前記正・負極の外部端子が配置された前記一側面に隣接する一対の大面積の側面を有する角形二次電池セルであり、前記ファンは、前記組電池の一端側における前記二次電池セルの一対の大面積の側面のうち、外側の側面と前記ケースの内面との間の空間に配置され、この空間内に、前記ケース内の空気を前記ファン側に案内するダクトが設けられていることを特徴とする蓄電モジュール。
  5. 請求項4に記載の蓄電モジュールにおいて、前記ダクトは、前記冷却構造部とは反対側の前記ケースの内面を移動する空気の入口を有し、前記入口に対向するコーナー部に傾斜部を有することを特徴とする蓄電モジュール。
  6. 請求項1乃至5のいずれか1項に記載の蓄電モジュールにおいて、少なくとも前記ファンと前記冷却構造部との間に、前記冷却構造部に熱結合された冷却用のフィンが設けられていることを特徴とする蓄電モジュール。
JP2011147166A 2011-07-01 2011-07-01 蓄電モジュール Expired - Fee Related JP5613630B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2011147166A JP5613630B2 (ja) 2011-07-01 2011-07-01 蓄電モジュール

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2011147166A JP5613630B2 (ja) 2011-07-01 2011-07-01 蓄電モジュール

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2013016301A true JP2013016301A (ja) 2013-01-24
JP5613630B2 JP5613630B2 (ja) 2014-10-29

Family

ID=47688824

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2011147166A Expired - Fee Related JP5613630B2 (ja) 2011-07-01 2011-07-01 蓄電モジュール

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP5613630B2 (ja)

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014203543A (ja) * 2013-04-01 2014-10-27 株式会社デンソー 電池パック
JP2014229560A (ja) * 2013-05-24 2014-12-08 株式会社デンソー 電池パック
JP2015011825A (ja) * 2013-06-27 2015-01-19 株式会社デンソー 電池パック
JP2015026569A (ja) * 2013-07-29 2015-02-05 株式会社デンソー 電池パック
JP2015046321A (ja) * 2013-08-28 2015-03-12 株式会社デンソー 電池冷却装置
WO2015141057A1 (ja) * 2014-03-20 2015-09-24 カルソニックカンセイ株式会社 温調装置、及びその制御方法
JP2015210867A (ja) * 2014-04-08 2015-11-24 高達能源科技股▲分▼有限公司 電池ユニット間の温度分布を均一化するシステム
WO2016053402A1 (en) * 2014-09-30 2016-04-07 Johnson Controls Technology Company Battery module active thermal management features and positioning
JP2016091951A (ja) * 2014-11-10 2016-05-23 株式会社デンソー 電池パック
WO2017017867A1 (ja) * 2015-07-30 2017-02-02 パナソニックIpマネジメント株式会社 冷却装置

Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH09106831A (ja) * 1995-10-13 1997-04-22 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 二次電池用カプセル
JPH09199093A (ja) * 1996-01-17 1997-07-31 Matsushita Electric Ind Co Ltd 蓄電池用電槽および蓄電池
JPH11354166A (ja) * 1998-06-08 1999-12-24 Sony Tektronix Corp バッテリ温度制御装置
JP2004127926A (ja) * 2002-10-04 2004-04-22 General Motors Corp <Gm> 車両バッテリを冷却する方法および装置
JP2006192969A (ja) * 2005-01-11 2006-07-27 Sanyo Electric Co Ltd 車両用の電源装置
JP2007012486A (ja) * 2005-06-30 2007-01-18 Sanyo Electric Co Ltd 電源装置
JP2008059950A (ja) * 2006-08-31 2008-03-13 Sanyo Electric Co Ltd 電源装置
JP2009211829A (ja) * 2008-02-29 2009-09-17 Nissan Motor Co Ltd 組電池
JP2010040420A (ja) * 2008-08-07 2010-02-18 Sanyo Electric Co Ltd 車両用の電源装置
JP2010262842A (ja) * 2009-05-08 2010-11-18 Denso Corp 電池パック
JP2012133890A (ja) * 2010-12-17 2012-07-12 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 二次電池の防錆システム

Patent Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH09106831A (ja) * 1995-10-13 1997-04-22 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 二次電池用カプセル
JPH09199093A (ja) * 1996-01-17 1997-07-31 Matsushita Electric Ind Co Ltd 蓄電池用電槽および蓄電池
JPH11354166A (ja) * 1998-06-08 1999-12-24 Sony Tektronix Corp バッテリ温度制御装置
JP2004127926A (ja) * 2002-10-04 2004-04-22 General Motors Corp <Gm> 車両バッテリを冷却する方法および装置
JP2006192969A (ja) * 2005-01-11 2006-07-27 Sanyo Electric Co Ltd 車両用の電源装置
JP2007012486A (ja) * 2005-06-30 2007-01-18 Sanyo Electric Co Ltd 電源装置
JP2008059950A (ja) * 2006-08-31 2008-03-13 Sanyo Electric Co Ltd 電源装置
JP2009211829A (ja) * 2008-02-29 2009-09-17 Nissan Motor Co Ltd 組電池
JP2010040420A (ja) * 2008-08-07 2010-02-18 Sanyo Electric Co Ltd 車両用の電源装置
JP2010262842A (ja) * 2009-05-08 2010-11-18 Denso Corp 電池パック
JP2012133890A (ja) * 2010-12-17 2012-07-12 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 二次電池の防錆システム

Cited By (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014203543A (ja) * 2013-04-01 2014-10-27 株式会社デンソー 電池パック
JP2014229560A (ja) * 2013-05-24 2014-12-08 株式会社デンソー 電池パック
US9692091B2 (en) 2013-06-27 2017-06-27 Denso Corporation Battery pack having a cooling structure
JP2015011825A (ja) * 2013-06-27 2015-01-19 株式会社デンソー 電池パック
JP2015026569A (ja) * 2013-07-29 2015-02-05 株式会社デンソー 電池パック
JP2015046321A (ja) * 2013-08-28 2015-03-12 株式会社デンソー 電池冷却装置
WO2015141057A1 (ja) * 2014-03-20 2015-09-24 カルソニックカンセイ株式会社 温調装置、及びその制御方法
JP2015210867A (ja) * 2014-04-08 2015-11-24 高達能源科技股▲分▼有限公司 電池ユニット間の温度分布を均一化するシステム
WO2016053402A1 (en) * 2014-09-30 2016-04-07 Johnson Controls Technology Company Battery module active thermal management features and positioning
CN107112454A (zh) * 2014-09-30 2017-08-29 江森自控科技公司 电池模块主动热管理特征和定位
CN107112454B (zh) * 2014-09-30 2020-01-07 Cps科技控股有限公司 电池模块主动热管理特征和定位
US10658717B2 (en) 2014-09-30 2020-05-19 Cps Technology Holdings Llc Battery module active thermal management features and positioning
JP2016091951A (ja) * 2014-11-10 2016-05-23 株式会社デンソー 電池パック
WO2017017867A1 (ja) * 2015-07-30 2017-02-02 パナソニックIpマネジメント株式会社 冷却装置

Also Published As

Publication number Publication date
JP5613630B2 (ja) 2014-10-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5938115B2 (ja) バッテリーモジュール、バッテリー温度管理システム、および、該システムを備える車両
KR101453780B1 (ko) 배터리 모듈 수납장치, 배터리 모듈 온도조절 장치 및 이들을 포함하는 전력 저장 시스템
EP2851991B1 (en) Battery module
US9452686B2 (en) Cooling member of novel structure and battery module employed with the same
KR101723016B1 (ko) 전지 프레임 어셈블리를 포함하는 전지 어셈블리
CN106469839B (zh) 电池模块、包括电池模块的电池组和包括电池组的车辆
JP5256231B2 (ja) 2次電池及び2次電池モジュール
EP2955780B1 (en) Battery pack with enhanced safety against leakage of liquid-phase refrigerant
JP5723991B2 (ja) コンパクトな構造を有するバッテリーパック
KR101359905B1 (ko) 조립 생산성이 향상된 냉각부재와 이를 포함하는 전지모듈
US10632848B2 (en) Battery module of improved safety
KR101112442B1 (ko) 냉각 효율성이 향상된 전지모듈 어셈블리
US9520624B2 (en) Battery module with compact structure and excellent heat radiation characteristics and middle or large-sized battery pack employed with the same
JP6753854B2 (ja) バッテリーセル冷却装置及びこれを含むバッテリーモジュール
JP5142605B2 (ja) 車両用の電源装置
KR101307992B1 (ko) 높은 효율성의 냉각 구조를 포함하는 전지모듈
US10283822B2 (en) Battery module assembly
CN102347509B (zh) 蓄电模块和蓄电装置
JP5577459B2 (ja) コンパクト構造及び優れた安定性を有する冷却部材、並びにそれを有するバッテリーモジュール
US8722224B2 (en) Middle or large-sized battery pack of improved cooling efficiency
US8999549B2 (en) Cooling member of improved cooling efficiency and battery module employed with the same
EP2763214B1 (en) Battery module
JP2014207237A (ja) 新規な空冷構造を有する(中型または大型)バッテリーパック
JP5209036B2 (ja) 電池組立体、電気自動車、及び電池ハウジング
JPWO2012133707A1 (ja) 電源装置及び電源装置を備える車両

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20130718

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20140212

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20140513

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20140714

A711 Notification of change in applicant

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A712

Effective date: 20140717

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20140812

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20140908

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 5613630

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees