JP2014002959A - 蓄電モジュール - Google Patents

Abstract

【課題】簡易な構造ながらも、蓄電素子を効率的に冷却する冷却構造を備えた蓄電モジュールを提供する。
【解決手段】複数の蓄電素子１２からなる蓄電素子群１１を備える蓄電モジュール１０は、複数の蓄電素子１２をそれぞれ保持する複数の保持部３６と、隣り合う保持部３６の間に形成された通気部３９と、を有する絶縁樹脂製の絶縁保持部材３０を備える。本発明において、蓄電素子１２は電池である一方、絶縁保持部材３０には電池の内部から排出されるガスを溜めるガス溜め部４０が設けられているのが好ましい。
【選択図】図４

Description

本発明は、蓄電モジュールに関する。

内部に蓄電要素が収容されてなる蓄電素子の一例としてリチウムイオン電池やニッケル水素電池等の二次電池等が知られている。リチウムイオン電池等の二次電池は、複数個を接続することにより電池モジュールを構成する。このような電池モジュールは、例えば、電気自動車やハイブリッド自動車等に搭載される（例えば特許文献１を参照）。

特開２００７−２２７０３０号公報

電池モジュール等をはじめとする蓄電モジュールにおいては、大電流による充電の繰り返し等により、蓄電モジュールを構成する蓄電素子が高温になることがある。蓄電素子が高温となると、性能の低下が懸念される。そこで、上記特許文献１では冷却構造を備えた電池モジュールが提案されている。

特許文献１に提案されている電池モジュールの冷却構造は、冷媒を供給する吸気ダクトと、冷媒を排出する排気ダクトとを、単電池群の対向する側面に配して取り付けることにより、電池モジュール全体を冷却するという構造となっている。このような冷却構造の場合、例えば、単電池群の中央に配置されるような単電池は端部に配置される単電池よりも冷却されにくいという問題がある。

本発明は上記のような事情に基づいて完成されたものであって、簡易な構造ながらも、蓄電素子を効率的に冷却する冷却構造を備えた蓄電モジュールを提供することを目的とする。

本発明は、複数の蓄電素子からなる蓄電素子群を備える蓄電モジュールであって、前記複数の蓄電素子をそれぞれ保持する複数の保持部と、隣り合う前記保持部の間に形成された通気部と、を有する絶縁樹脂製の絶縁保持部材を備える蓄電モジュールである。

本発明の蓄電モジュールは蓄電素子を保持する複数の保持部と、隣り合う保持部の間に形成された通気部とを有する絶縁保持部材を備えるので、各蓄電素子において発生する熱が通気部に放熱されて、外部に放出される。その結果、本発明によれば、簡易な構造ながらも、蓄電素子を効率的に冷却する冷却構造を備えた蓄電モジュールを提供することができる。

本発明は、以下の構成としてもよい。
前記蓄電素子は電池である一方、前記絶縁保持部材には前記電池の内部から排出されるガスを溜めるガス溜め部が設けられていてもよい。

電池においては、異常時に電池内部からガスが放出されることがあるが、上記のような構成とすると、異常時等に電池内部から発生するガスが絶縁保持部材に設けたガス溜め部にたまるので、蓄電モジュールを室内に配置したとしても、電池から放出されるガスによる悪影響を受けにくい。

前記電池は、発電要素と、前記発電要素を包むとともに縁部が溶着されたラミネートフィルムと、前記発電要素に接続されるとともに前記ラミネートフィルムの溶着された縁部から外側方向に突出する電極端子と、を有するラミネート型電池である一方、前記ガス溜め部は、前記電極端子が突出する前記ラミネートフィルムの縁部に対応して設けられていてもよい。

ラミネート型電池においては、ラミネートフィルムの溶着部分が他の部分よりも外れやすくなっているので、異常時等に電池内で発生したガスは、ラミネートフィルムの溶着部分の剥離部分から放出されることが多い。そこで、上記のような構成とすると、ラミネート型電池の内部から異常時等に放出されるガスが、ガス溜め部に効率よく移動する。

前記保持部は、前記蓄電素子を挟持状態で保持可能に設けられていてもよい。このような構成とすると、蓄電素子が保持部から圧迫力を受けるので、安定した出力を確保することができる。

前記保持部は、前記蓄電素子の外側面のうち、面積の広い面と接触するように設けられていてもよい。このような構成とすると、蓄電素子から発生する熱が保持部に効率よく伝わり、放熱性が向上する。

本発明によれば、簡易な構造ながらも、蓄電素子を効率的に冷却する冷却構造を備えた蓄電モジュールを提供することができる。

実施形態１の電池モジュールの斜視図 電池モジュールの分解斜視図 電池モジュールの正面図 図３のＡ−Ａ線における断面図 図３のＢ−Ｂ線における断面図 絶縁保持部材の蓋部を裏側から見た斜視図 蓋部を取り外した電池モジュールの正面図 単電池の斜視図

＜実施形態１＞
本発明の蓄電モジュールを電池モジュール１０に適用した実施形態１を図１ないし図８によって説明する。
本実施形態の電池モジュール１０は、例えばＩｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｓｔａｒｔｅｒ Ｇｅｎｅｒａｔｏｒ（ＩＳＧ）用の電池モジュール１０である。

電池モジュール１０は、図１および図２に示すように、６個の単電池１２（複数の蓄電素子の一例）からなる単電池群１１と、単電池１２を電気的に接続するバスバー１９（接続部材）や単電池１２に接続されるヒューズ２０等が配置される２枚の接続部材配線板１６と、単電池１２を保持する絶縁保持部材３０と、を備える。

（接続部材配線板１６）
２枚の接続部材配線板１６は、単電池１２の電極端子１３の形成されている縁部に沿って配置される絶縁樹脂製の部材である。各接続部材配線板１６には、単電池１２の電極端子１３を差し込む端子差し込み孔１８と、単電池１２に接続されるバスバー１９等を保持するバスバー保持部１７が設けられている。

端子差し込み孔１８は各単電池１２に対応して設けられており、端子差し込み孔１８に隣接して、バスバー１９を嵌めこんで保持するバスバー保持部１７が形成されている。

図１および図２に示されている手前側の接続部材配線板１６においては、図示右側縁部に、ヒューズ２０が配置され、図示左側縁に電圧検知用コネクタ２２が配置されている。電圧検知用コネクタ２２は、例えば、図示しないＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）に接続されている。右側縁部に配置されているヒューズ２０は、バスバー１９を介して１番上に配置される単電池１２および右下に突出する正極の電極ポスト２３に接続されている。

電圧検知用コネクタ２２には、３本の電圧検知線２１が接続されている。３本の電圧検知線２１はそれぞれバスバー１９に接続されており、この電圧検知線２１が接続されたバスバー１９にはヒューズ２０（ガラス管ヒューズ２０Ａ）と単電池１２から突出する電極端子１３がそれぞれ接続されている。図示下端部には、電圧検知線２１が接続されていないバスバー１９が配置されており、このバスバー１９には負極の電極ポスト２４が形成されている。

なお、図１および図２における奥側の接続部材配線板１６については、詳細は図示しないが、電極端子１３を差し込む端子差し込み孔１８、単電池１２に接続されるバスバー１９等を保持するバスバー保持部１７が設けられており、コネクタ２２やヒューズ２０等が配置されている（図３および図７を参照）。

（単電池１２）
単電池群１１を構成する６個の単電池１２は、図２に示すように、外側面の面積の広い面１５を上下に配して、２枚の接続部材配線板１６の間に略平行に配置されている。また、隣り合う単電池１２は、違う極性の電極端子１３が対向する位置に配されるように配置されている。

本実施形態において単電池群１１を構成する単電池１２は、図８に示すようなラミネート型の電池１２である。単電池１２は、図示しない発電要素と、発電要素を包むとともに縁部１４Ａが溶着されたラミネートフィルム１４と、発電要素に接続されるとともにラミネートフィルム１４の溶着された縁部１４Ａから外側方向に突出する電極端子１３と、を有する。図８における右側縁部１４Ａから突出する電極端子１３が正極端子１３Ａであり、図示左側縁部１４Ａから突出する電極端子１３が負極端子１３Ｂである。

（絶縁保持部材３０）
６個の単電池１２を保持する絶縁保持部材３０は、絶縁樹脂材料からなる。本実施形態において、絶縁保持部材３０は、図２に示すように、蓋部３１と保持部材本体３５とからなる。

蓋部３１には図２および図６に示すように、保持部材本体３５の通気部３９と対応する通気部３２が形成されている。また蓋部３１の裏側には、保持部材本体３５の通気部３９を取り囲む枠体部３８の周縁に嵌めこまれて、ガス溜め部４０を閉じる枠状の突部３３が形成されている（図５を参照）。また枠状の突部３３の外側には、保持部材本体３５の側壁の前端部を受け入れる凹部３４が設けられている。

保持部材本体３５には、図２に示すように、単電池１２を保持する６つの保持部３６が略平行に間隔をあけて設けられている。保持部３６の高さ寸法は、図４に示すように、単電池１２の厚み寸法よりもわずかに大きく設定されており、単電池１２の外観形状に沿った形状をなしている。

なお、単電池１２は例えば充電により膨らむため、保持部３６において、上下方向から挟持されることにより適切な圧迫力がかかる。これにより、単電池１２の出力が確保されるようになっている。そして、保持部３６において、単電池１２の面積の広い面１５は上下に配される保持面３７と面接触可能となっている。

隣り合う保持部３６の間には、それぞれ、枠体部３８に取り囲まれた通気部３９が形成されている。通気部３９は、蓋部３１を取り付けた状態においても、前後方向に空気が通気可能となっており、単電池１２で発生する熱が放熱され、電池モジュール１０の外に放出可能となっている。

枠体部３８の左右には、各単電池１２の電極端子１３が突出する縁部１４Ａが配される空間４０が形成されている。この空間４０には、異常時に単電池１２内で発生したガスが、溶着部分の剥離により、縁部１４Ａから漏れて移動するようになっており、ガス溜め部４０として機能する。枠体部３８の左右に形成されているガス溜め部４０は蓋部３１を取り付けることにより密封された空間となる。

（本実施形態の電池モジュール１０の組み立て方法）
各接続部材配線板１６に、ヒューズ２０、ガラス管ヒューズ２０Ａ、コネクタ２２、バスバー１９等を取り付けておく。２枚の接続部材配線板１６の端子差し込み孔１８に各単電池１２の電極端子１３をそれぞれ差し込んで、単電池１２を接続部材配線板１６の間に取り付けて、図２に示すような状態とする。

単電池１２を取り付けた接続部材配線板１６を、図２に示す右方向に移動させて、保持部材本体３５の一対の側面に配置する。このとき、各単電池１２を保持部材本体３５の各保持部３６に差し込み挿入する。単電池１２を取り付けた接続部材配線板１６を、保持部材本体３５の側面に配置すると、図７に示すような状態となる。次に保持部材本体３５に蓋部３１を取り付けると、図１に示す電池モジュール１０が得られる。

（本実施形態の作用および効果）
次に、本実施形態の作用および効果について説明する。
本実施形態の電池モジュール１０は、単電池１２を保持する複数の保持部３６と、隣り合う保持部３６の間に形成された通気部３９とを有する絶縁保持部材３０を備えるので、各単電池１２において発生する熱が通気部３９に放熱されて、外部に放出される。その結果、本実施形態によれば、簡易な構造ながらも、単電池１２（蓄電素子）を効率的に冷却する冷却構造を備えた電池モジュール１０を提供することができる。

また、本実施形態においては、絶縁保持部材３０には単電池１２の内部から排出されるガスを溜めるガス溜め部４０が設けられているから、異常時等に単電池１２の内部から発生するガスが絶縁保持部材３０に設けたガス溜め部４０にたまる。その結果、本実施形態によれば、電池モジュール１０を室内に配置したとしても、単電池１２から放出されるガスによる悪影響を受けにくい。

また、本実施形態において、単電池１２は、発電要素と、発電要素を包むとともに縁部が溶着されたラミネートフィルム１４と、発電要素に接続されるとともにラミネートフィルム１４の溶着された縁部１４Ａから外側方向に突出する電極端子１３と、を有するラミネート型電池である一方、ガス溜め部４０は、電極端子１３が突出するラミネートフィルム１４の縁部１４Ａに対応して設けられている。

ラミネート型電池においては、ラミネートフィルム１４の溶着部分（縁部１４Ａ）は他の部分よりも外れやすくなっているので、異常時等に単電池１２内で発生したガスは、ラミネートフィルム１４の溶着部分（縁部１４Ａ）の剥離部分から放出されることが多い。従って、本実施形態によれば、ラミネート型の単電池１２の内部から異常時等に放出されるガスが、ガス溜め部４０に効率よく移動する。

また、上記実施形態によれば、保持部３６は、単電池１２を挟持状態で保持可能に設けられているから、単電池１２が保持部３６から圧迫力を受け、安定した出力を確保することができる。

さらに、本実施形態によれば、保持部３６は、単電池１２の外側面のうち、面積の広い面１５と接触するように設けられているから、単電池１２から発生する熱が保持部３６に効率よく伝わり、放熱性が向上する。

＜他の実施形態＞
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれる。
（１）上記実施形態では、ガス溜め部４０が設けられた絶縁保持部材３０を示したが、ガス溜め部を備えないものであってもよい。
（２）上記実施形態では、蓄電素子１２が電池である例を示したが、蓄電素子は、コンデンサなどであってもよい。
（３）上記実施形態では、蓄電素子１２としてラミネート型の電池を示したが、金属製の電池ケースに発電要素を収容してなる電池等であってもよい。
（４）上記実施形態では、単電池１２を挟持状態で保持可能で、かつ、単電池１２の外側面のうち面積の広い面１５が接触するような構成の保持部３６を備える絶縁保持部材３０を示したが、これに限定されない。電池を保持可能な保持部を備えていればよい。
（５）上記実施形態では、ＩＳＧ用の電池モジュール１０に用いる例を示したが、他の用途の電池モジュールに用いてもよい。

１０…電池モジュール（蓄電モジュール）
１１…単電池群（蓄電素子群）
１２…単電池（蓄電素子、電池）
１３…電極端子
１３Ａ…正極端子
１３Ｂ…負極端子
１４…ラミネートフィルム
１４Ａ…縁部
１５…面積の広い面
３０…絶縁保持部材
３１…蓋部
３２…通気部
３５…保持部材本体
３６…保持部
３７…保持面
３８…枠体部
３９…通気部
４０…空間（ガス溜め部）

Claims (5)

1. 複数の蓄電素子からなる蓄電素子群を備える蓄電モジュールであって、
   前記複数の蓄電素子をそれぞれ保持する複数の保持部と、隣り合う前記保持部の間に形成された通気部と、を有する絶縁樹脂製の絶縁保持部材を備える蓄電モジュール。
2. 前記蓄電素子は電池である一方、前記絶縁保持部材には前記電池の内部から排出されるガスを溜めるガス溜め部が設けられている請求項１に記載の蓄電モジュール。
3. 前記電池は、発電要素と、前記発電要素を包むとともに縁部が溶着されたラミネートフィルムと、前記発電要素に接続されるとともに前記ラミネートフィルムの溶着された縁部から外側方向に突出する電極端子と、を有するラミネート型電池である一方、
   前記ガス溜め部は、前記電極端子が突出する前記ラミネートフィルムの縁部に対応して設けられている請求項２に記載の蓄電モジュール。
4. 前記保持部は、前記蓄電素子を挟持状態で保持可能に設けられている請求項１ないし請求項３のいずれか一項に記載の蓄電モジュール。
5. 前記保持部は、前記蓄電素子の外側面のうち、面積の広い面と接触するように設けられている請求項１ないし請求項４のいずれか一項に記載の蓄電モジュール。

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