JP2013038001A - Battery module - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、電池温調装置を有した電池モジュールに関する。 The present invention relates to a battery module having a battery temperature control device.
近年、携帯電話や多くの家電製品に小型で高出力の二次電池が用いられている。また、電気自動車やハイブリッド車などでは、二次電池のセルを複数個繋げて、より高出力で容量の大きい電池モジュールが用いられている。二次電池では、充放電の際に発生する熱を冷却するためにさまざまな冷却構造が採用されている。例えば、特許文献1に開示されたバッテリーでは、ガルバニ単一セルの金属の筐体に延長部および延長部に設けられるはめ込みピースを形成し、延長部冷却パネルとしての温度調節装置の凹所に埋め込んでいる。また、2つの隣接する単一セルの少なくとも1つの筐体板は、貫流チャンネルの形成のために複数のスペーサを備えている。これにより、ガルバニ単一セルで発生した熱を液体または空気へ伝熱して冷却している。
In recent years, secondary batteries with small size and high output have been used for mobile phones and many home appliances. Further, in electric vehicles, hybrid vehicles, and the like, a battery module having a higher output and a larger capacity is used by connecting a plurality of secondary battery cells. In secondary batteries, various cooling structures are employed to cool the heat generated during charging and discharging. For example, in the battery disclosed in
しかしながら、特許文献1に開示されたバッテリーは部品点数が多いという問題がある。ガルバニ単一セルは、筐体に延長部およびはめ込みピースを設けて、シール剤を充填した凹所に埋め込んでいる。また、ガルバニ単一セルは、複数個を並列に隣接させる際に単一セル間の間隔を確保するため筐体にスペーサを設けている。このように、特許文献1に開示されたバッテリーでは、部品点数が増加するという問題がある。
However, the battery disclosed in
本発明は上記の問題点に鑑みてなされたもので、本発明の目的は、部品点数が少なく、かつ、効率よく電池温調可能な電池温調装置を有する電池モジュールの提供にある。 The present invention has been made in view of the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a battery module having a battery temperature adjustment device that has a small number of components and can efficiently adjust the battery temperature.
上記の課題を解決するために、本発明は、ベース部材とベース部材に互いに間隔をおいて立設される複数の板状のフィンとを備える電池温調装置と、正極と負極と正極と負極の間に設けられるセパレータとを備え、フィンに設けられる電池素子とを有することを特徴とする。本発明の電池モジュールによれば、ベース部材に立設された板状のフィンに電池素子を設けて電池温調することにより、部品点数が少なく、かつ、効率よく電池温調可能な電池温調装置を有する電池モジュールを提供することができる。 In order to solve the above-described problems, the present invention provides a battery temperature control device including a base member and a plurality of plate-like fins standing on the base member at intervals, a positive electrode, a negative electrode, a positive electrode, and a negative electrode And a battery element provided on the fin. According to the battery module of the present invention, the battery temperature is controlled by providing battery elements to the plate-like fins erected on the base member to control the battery temperature, thereby reducing the number of parts and efficiently adjusting the battery temperature. A battery module having the device can be provided.
また、本発明の電池温調装置は、ベース部材の内部に熱媒体が流通する熱媒体流路を有することを特徴とする。これにより、電池温調装置は電池素子をより効率的に温調することができる。 In addition, the battery temperature control device of the present invention is characterized by having a heat medium passage through which the heat medium flows inside the base member. Thereby, the battery temperature control apparatus can adjust the temperature of the battery element more efficiently.
また、本発明のフィンは金属板であり、電池素子は、絶縁膜を介してフィンに固着されることを特徴とする。これにより、電池素子とフィンを絶縁しつつ電池素子の熱を絶縁膜から金属板へと伝えて電池温調装置から温調することができる。 The fin of the present invention is a metal plate, and the battery element is fixed to the fin through an insulating film. Thereby, the heat of the battery element can be transmitted from the insulating film to the metal plate while the battery element and the fin are insulated, and the temperature can be controlled from the battery temperature control device.
また、本発明の電池素子は、第一のフィンと第一のフィンに隣接する第二のフィンとの間に設けられるとともに、第一のフィンおよび第二のフィンに固着されることを特徴とする。これにより、電池素子は第一のフィンおよび第二のフィンの両方のフィンで温調することができる。 The battery element of the present invention is provided between the first fin and the second fin adjacent to the first fin, and is fixed to the first fin and the second fin. To do. Thereby, a battery element can be temperature-controlled with both the 1st fin and the 2nd fin.
本発明により、部品点数が少なく、かつ、効率よく電池温調可能な電池温調装置を有する電池モジュールを提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a battery module having a battery temperature adjustment device with a small number of parts and capable of efficiently adjusting the battery temperature.
(第1の実施形態)
以下、第1の実施形態に係る電池モジュール1について図1、図2に基づき説明する。
電池モジュール1は、電池温調装置10と電池セル20から構成される。電池温調装置10は、金属製であり、本実施形態ではアルミニウムが使用されている。電池温調装置10は、土台となる直方体形状のベース部材11と板状のフィン12から構成される。本実施形態では、6個のフィン12が、ベース部材11の一方面にそれぞれ一定間隔で平行に並んで立設されている。詳述すると、フィン12は、各フィン12の一方面に設けられる電池セル20と、隣接するフィン12とが接触しない間隔で立設されている。
ベース部材11には、一側面に2つの開口15、16が設けられている。ベース部材11の内部には、図2に示すように、開口15と開口16を連通し熱媒体を流すための熱媒体流路17が設けられている。本実施形態における熱媒体流路17は、管路であり、開口15からベース部材11の長手方向に延び、ベース部材11を貫通することなく反対方向へ向きを変え開口16に繋がるよう設けられている。
開口15には、開口15に熱媒体を供給する図示しない熱媒体供給源が接続される。開口16には、開口16から排出された熱媒体を熱媒体供給源に供給する図示しない循環機構が接続されている。
(First embodiment)
Hereinafter, the
The
The
A heat medium supply source (not shown) that supplies a heat medium to the opening 15 is connected to the opening 15. A circulation mechanism (not shown) that supplies the heat medium discharged from the
電池セル20は、薄型のラミネート型電池セルである。電池セル20は、各フィン12の一方面全体を覆うように設けられている。本実施形態では、フィン12における開口15、16側の面に電池セル20が設けられている。
図2に示すように、電池セル20は薄板状の絶縁膜21、負極22、セパレータ23、正極24、ラミネートシート25、正極端子26、負極端子27から構成されている。なお、負極22、セパレータ23、正極24により本発明の電池素子が構成されている。
絶縁膜21は、フィン12によりも一回り小さい大きさであり、フィン12に直接貼り付けられている。そして、電池素子は絶縁膜21を介してフィン12に固着されている。したがって、電池素子は、絶縁膜21によりフィン12と絶縁されている。
電池素子は、負極22、セパレータ23、正極24が順に積層されて形成されている。
負極22、セパレータ23、正極24は、それぞれ薄板状であり、同じ大きさである。
なお、電池素子は、絶縁膜21より一回り小さい大きさである。
The
As shown in FIG. 2, the
The
The battery element is formed by sequentially laminating a
The
The battery element is slightly smaller than the
セパレータ23は、負極22と正極24を隔離しつつイオン伝導性を確保するものである。
ラミネートシート25は、フィン12に絶縁膜21、電池素子が固着された状態で、電池素子および絶縁膜21が密閉されるように形成されている。
ラミネートシート25は樹脂であり、電池セル20の表面を形成している。正極端子26は、正極24と電気的に接続されている。負極端子27は、負極22と電気的に接続されている。
The
The
The
次に本実施形態の電池モジュール1の冷却作用について説明する。
電池モジュール1の各電池セル20の充放電を行うと、電池セル20で熱が発生する。電池セル20から発生した熱は、電池セル20の表面から空気中に放熱されるとともに、フィン12へと伝熱される。
フィン12に伝熱された熱は、フィン12周辺の空気中に放熱されるとともにベース部材11へと伝導される。ベース部材11は、ベース部材11内を流れる熱媒体と熱交換を行って冷却される。
Next, the cooling effect | action of the
When each
The heat transferred to the
次に本実施形態の電池モジュール1の加熱作用について説明する。
電池モジュール1が極低温などの使用環境で用いられる場合には、フィン12および電池セル20の周辺に温められた空気が供給される。さらに、熱媒体流路17に温水を流がして温水との熱交換によりベース部材11を温める。
電池セル20は、周辺の温められた空気から直接熱を受けて温められるとともに、温水によって温められたベース部材11の熱および温められた空気からの熱がフィン12を介して伝えられ温められる。電池セル20は、適切な作動温度域まで加熱するよう温調される。
Next, the heating effect | action of the
When the
The
本実施形態によれば以下の効果を得ることができる。
(1)電池モジュール1は、電池温調装置10のフィン12に電池セル20を直接設けたので、電池セル20をフィン12を介して温調することができる。
(2)フィン12は、各フィン12の一方面に設けられる電池セル20と隣接するフィン12とが接触しない間隔で立設されている。したがって、スペーサを設けることなく、電池セル20の表面およびフィン12から空気中へ放熱もしくは吸熱することができる。
(3)電池モジュール1の電池素子は、薄板状の絶縁膜21のみを介して直接フィン12に貼り付けるように設けられているので、電池セル20の熱を効率良くフィン12に伝えることができ温調効率が向上する。
(4)開口15、16を介して熱媒体流路17に熱媒体を循環させることでベース部材11、フィン12、電池セル20を確実に温調することができる。
According to this embodiment, the following effects can be obtained.
(1) Since the
(2) The
(3) Since the battery element of the
(4) By circulating the heat medium through the heat
(5)電池セル20は、フィン12により温調されるので、ラミネートシート25は放熱性の低い材質を用いることもでき、材質の選択肢を増やすことができる。
(5) Since the temperature of the
(第2の実施形態)
本発明の第2の実施形態について図3に基づき以下に説明する。
第2の実施形態は、第1の実施形態における電池温調装置10に設ける電池セル20を変更したものであり、その他の構成は共通である。
従って、ここでは説明の便宜上、先の説明で用いた符号を一部共通して用い、共通する構成については、その説明を省略し、変更した箇所のみ説明を行う。
第1の実施形態と同一の構成のものは説明を省略する。
電池セル30は、薄型のラミネート型電池セルである。
(Second Embodiment)
A second embodiment of the present invention will be described below with reference to FIG.
2nd Embodiment changes the
Therefore, here, for convenience of explanation, a part of the reference numerals used in the previous explanation is used in common, explanation of the common configuration is omitted, and only the changed part is explained.
The description of the same configuration as in the first embodiment is omitted.
The
電池セル30は、2枚の絶縁膜31、負極32、セパレータ33、正極34、ラミネートシート35から構成されており、2枚の絶縁膜31の間に負極32、セパレータ33、正極34が、負極32、セパレータ33、正極34、セパレータ33、負極32、セパレータ33、正極34、セパレータ33・・・の順に積層されている。
2枚の絶縁膜31は、負極32、セパレータ33、正極34が積層される面と反対側の面がフィン12に固着されている。
ラミネートシート35は、2枚の絶縁膜31、負極32、セパレータ33、正極34がフィン12の間に設けられた状態で2枚の絶縁膜31、負極32、セパレータ33、正極34が密閉されるように形成される。
つまり、本実施形態では、隣接するフィン12間を埋めるように電池セル30が設けられている。
なお、負極32、セパレータ33、正極34により電池素子が構成される。
The
The surface of the two insulating
In the
That is, in the present embodiment, the
The
次に本実施形態の電池モジュール1の冷却作用について説明する。
電池モジュール1の各電池セル30の充放電を行うと、電池セル30に熱が発生する。電池セル30から発生した熱は、電池セル30の表面から空気中に放熱されるとともに、フィン12へと伝熱される。
フィン12に伝熱された熱は、フィン12周辺の空気中に放熱されるとともにベース部材11へと伝熱される。ベース部材11は、ベース部材11内を流れる熱媒体と熱交換を行って冷却される。
Next, the cooling effect | action of the
When each
The heat transferred to the
次に本実施形態の電池モジュール1の加熱作用について説明する。
電池モジュール1が極低温などの使用環境で用いられる場合には、フィン12および電池セル30の周辺に温められた空気を供給してフィン12を暖める。さらに、熱媒体流路17に温水を流がして温水との熱交換によりベース部材11を温める。
電池セル30は、周辺の温められた空気から直接熱を受けて暖められるとともに、暖められたベース部材11からフィン12へと伝熱された熱を受けて加熱される。電池セル30は、適切な作動温度域まで加熱するよう温調される。
Next, the heating effect | action of the
When the
The
本実施形態によれば、第1の実施形態の効果に加え、以下の効果を得ることができる。
(6)隣接するフィン12間を埋めるように電池セル30が設けられている。したがって、電池セル30からの熱を2つのフィン12に伝えることができ、温調効率を向上させることができる。つまり、フィン12を用いて電池セル30を両側から効率的に温調することができる。
(7)各フィン12は、各電池セル30を介して設けられているため、スペーサなどを設けて支持しなくてもフィン12の位置を保つことができる。
(8)電池セル30は、隣接するフィン12の間を埋めるように設けるため、電池素子を大きくすることができ、1個の電池セル30の容量を大きくすることができる。
According to this embodiment, in addition to the effects of the first embodiment, the following effects can be obtained.
(6) The
(7) Since each
(8) Since the
本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、以下に本発明の変更例について説明する。 The present invention is not limited to the above embodiment, and modifications of the present invention will be described below.
○ベース部材11の熱媒体流路17はU字型に限らない。熱媒体流路17の表面積が大きくなるような形状にすれば、ベース部材11をより効率的に温調することができる。また、熱媒体流路17は1つに限らず、複数設けても良い。さらに、熱媒体流路17は、フィン12の内部に延長されても良い。
○電池温調装置10は金属製に限らない。熱伝導性の良い材質であれば良く、樹脂でも良い。また、ベース部材11は金属とし、フィン12を樹脂として構成しても良い。
The heat
-The battery
○フィン12および電池セル20、30の数は、実施形態に限らない。電池セル20、30を1つのみの構成としても良い。フィン12の数は適宜設定可能である。さらに、電池セル20、30は、各フィン12に設ける必要は無く、電池セル20、30を設けるフィン12、電池セル20、30を設けないフィン12が混在していても良い。
○外部機器を設置し、この外部機器からフィン12に向けて送風することでフィン12からの放熱もしくは吸熱を促して更に温調効率を高めても良い。
The number of
○ An external device may be installed, and air flow from the external device toward the
○ラミネートシート25、35は、実施形態の形状に限らない。電池素子および絶縁膜21、31がフィン12などに接触して短絡しないように覆っていれば良い。
○電池素子のサイズは実施形態の大きさに限らない。フィン12と同じ大きさとしても良い。また、図4に示すように、ベース部材11におけるフィン12の根元に電池セル40の厚さを有する溝18を設けて、電池セル40を埋め込むように設けても良い。電池素子を大きくして電池容量を増やすことができるとともに、電池セル40が熱媒体流路17と近くなるため温調効率を向上させることができる。
The
The size of the battery element is not limited to the size of the embodiment. It may be the same size as the
○フィン12の厚みは適宜変更可能である。さらに、フィン12は曲面板でも良い。電池モジュール1を設置するスペースなどに合わせてフィン12の形状は変更可能である。
○それぞれのフィン12の間隔は、一定間隔に限らない。
The thickness of the
The interval between the
○電池セル20、30、40の電池素子は、負極22、31、セパレータ23、33、正極24、34の組を何層に重ねても良い。複数のフィン12の間隔に合わせて適宜選択可能であり、電池セルの要求出力を考慮し設計することが好ましい。
○本実施形態における絶縁膜21は、絶縁板や絶縁紙などを用いても良い。ただし、電池セル20、30、40からの熱をフィン12に伝えるために熱伝道性の良い薄い部材を用いることが好ましい。
The battery elements of the
Insulating
○絶縁膜21は設けず、フィン12と電池素子とを直接固着しても良い。ただし、フィン12と電池素子とを絶縁する必要があるため、例えばフィン12を絶縁部材で形成する必要がある。
○電池セル20は、フィン12と対向する面でフィン12と固着される必要はなく、フィン12と対向していない面でフィン12と固着されても良い。
○電池セル20は、ラミネート型に限らず、例えば、円筒型、角型でも良い。
The insulating
The
The
1 電池モジュール
10 放熱体
11 ベース部材
12 フィン
15、16 開口
17 冷媒流路
18 溝
20 電池セル
21 絶縁膜
22 負極
23 セパレータ
24 正極
25 ラミネートシート
26 負極タブ
27 正極タブ
DESCRIPTION OF
Claims (4)
正極と負極と前記正極と前記負極の間に設けられるセパレータとを備え、前記フィンに設けられる電池素子とを有することを特徴とする電池モジュール。 A battery temperature control device comprising a base member and a plurality of plate-like fins standing on the base member at intervals,
A battery module comprising a positive electrode, a negative electrode, a separator provided between the positive electrode and the negative electrode, and a battery element provided on the fin.
前記電池素子は、絶縁膜を介して前記フィンに固着されることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の電池モジュール。 The fin is a metal plate;
The battery module according to claim 1, wherein the battery element is fixed to the fin via an insulating film.
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