JP2014127403A - 電池モジュール - Google Patents
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Abstract
【課題】大型化を抑制しつつ、十分な冷却性能を確保することが可能な電池モジュールを提供する。
【解決手段】複数の単電池2が順次配列されてなる組電池1と、互いに隣接する一対の単電池2に挟まれるように配置された伝熱部41、及び、該伝熱部41に接続されて単電池2の外面2Cよりも組電池1の外方に突出するフィン部42を有する放熱部材40と、を備え、フィン部42で冷却風と熱交換することで伝熱部41を冷却し、冷却風が回り込みにくい単電池2の間の外面を冷却する。
【選択図】図2
【解決手段】複数の単電池2が順次配列されてなる組電池1と、互いに隣接する一対の単電池2に挟まれるように配置された伝熱部41、及び、該伝熱部41に接続されて単電池2の外面2Cよりも組電池1の外方に突出するフィン部42を有する放熱部材40と、を備え、フィン部42で冷却風と熱交換することで伝熱部41を冷却し、冷却風が回り込みにくい単電池2の間の外面を冷却する。
【選択図】図2
Description
この発明は、複数の単電池からなる組電池を備えた電池モジュールに関し、特にその冷却構造に係るものである。
リチウムイオン電池などの二次電池にあっては、出力電圧や電池容量等を確保するために複数の単電池を直列接続してケーシング内に収容して電池モジュールとして利用する場合がある。この種の電池モジュールは、一般に、充放電効率の安定化や部品の長寿命化を図るために温度管理が行われている。
特許文献1には、冷却水を用いて複数の単電池を冷却する構造として、直列に配置された複数の単電池を収容するケーシングと各単電池の外側壁との間に流路を設けるとともに、各単電池の隙間に蛇行する流路を設けることが提案されている。
さらに、特許文献2には、送風機を用いて複数の単電池とケーシング内面との間に冷却風を流すいわゆる空冷式の冷却機構を備えた電池モジュールが記載されている。この特許文献2に記載された電池モジュールの単電池は、正極箔と負極箔とがセパレータを介して積層された状態で複数回巻回されてなる巻き型の単電池である。これら巻き型の単電池は、上面に正極部、下面に負極部が形成された略円柱状に形成され、各単電池の軸線が同一直線上に配置されるようにして互いに隣接する単電極の正極部と負極部とが電気的に接触して導通状態とされる。これら単電池においては、特にジュール熱等により発熱量が多い正極部および負極部にはヒートシンクが取り付けられ、このヒートシンクのフィン部が単電池の上部に形成された冷却風通路内に配設されている。
しかしながら、上述した電池モジュールの冷却構造においては、冷却水および冷却風の流れる方向に単電池が直列に配列されているため、隣り合う単電池の上流側を向く側面と下流側を向く側面との間隙に、冷却水や冷却風が回り込み難く、上記上流側を向く側面と下流側を向く側面とを十分に冷却できないという課題がある。とりわけ、熱交換効率の点から、空冷式の場合に十分な冷却ができない虞がある。例えば、単電池同士の間隙を大きくして各単電池の間隙へ回り込む冷却風の流量を増加させるという手法が考えられるが、この場合、各単電池の間隙が大きくなることで電池モジュールが大型化してしまうという課題がある。
この発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、大型化を抑制しつつ、十分な冷却性能を確保することが可能な電池モジュールを提供するものである。
上記の課題を解決するために以下の構成を採用する。
この発明に係る電池モジュールは、複数の単電池が順次配列されてなる組電池と、互いに隣接する一対の前記単電池に挟まれるように配置された伝熱部、及び、該伝熱部に接続されて前記単電池の外面よりも前記組電池の外方に突出するフィン部を有する放熱部材と、を備えることを特徴としている。
このように構成することで、隣接する単電池の向かい合う側面から伝熱部に伝熱され、当該伝熱された熱が単電池の外面よりも組電池の外方に突出する放熱部材に伝わり、放熱部材のフィン部から外部に放熱されるため、隣接する単電池の向かい合う側面の熱を組電池の外方へ放熱させることができる。
この発明に係る電池モジュールは、複数の単電池が順次配列されてなる組電池と、互いに隣接する一対の前記単電池に挟まれるように配置された伝熱部、及び、該伝熱部に接続されて前記単電池の外面よりも前記組電池の外方に突出するフィン部を有する放熱部材と、を備えることを特徴としている。
このように構成することで、隣接する単電池の向かい合う側面から伝熱部に伝熱され、当該伝熱された熱が単電池の外面よりも組電池の外方に突出する放熱部材に伝わり、放熱部材のフィン部から外部に放熱されるため、隣接する単電池の向かい合う側面の熱を組電池の外方へ放熱させることができる。
さらに、この発明に係る電池モジュールは、上記電池モジュールにおいて、前記組電池を収容するケーシングと、前記ケーシング、および、前記組電池との間に冷却風を流す冷却風通路と、該冷却風通路に冷却風を供給する送風機と、を備え、前記フィン部は、前記冷却風通路内に配設されていてもよい。
このように構成することで、冷却風通路に流れる冷却風によってフィン部の熱を積極的に奪い、ケーシングの外部に排出することができる。また、冷却風によって冷却風通路側に形成された単電池の面を冷却することができる。
このように構成することで、冷却風通路に流れる冷却風によってフィン部の熱を積極的に奪い、ケーシングの外部に排出することができる。また、冷却風によって冷却風通路側に形成された単電池の面を冷却することができる。
さらに、この発明に係る電池モジュールは、上記電池モジュールにおいて、前記複数の単電池が、該単電池の厚さ方向に積層され、前記冷却風通路は、前記単電池の側面に沿って前記単電池の積層方向に延びて形成されていてもよい。
このように構成することで、隣接する単電池の対向する面のうち、特に冷却風が回り込み難い単電池の積層方向を向く面を、冷却風により放熱部材を介して間接的に冷却できるとともに、単電池の冷却風通路側の面を冷却風により直接的に冷却させることができる。
このように構成することで、隣接する単電池の対向する面のうち、特に冷却風が回り込み難い単電池の積層方向を向く面を、冷却風により放熱部材を介して間接的に冷却できるとともに、単電池の冷却風通路側の面を冷却風により直接的に冷却させることができる。
さらに、この発明に係る電池モジュールは、上記電池モジュールにおいて、前記放熱部材は、前記複数の単電池毎に設けられ、該放熱部材のフィン部は、前記単電池の前記側面の側方に配置されていてもよい。
このように構成することで、単電池毎に放熱部材を取り付けた後に、この放熱部材を取り付けた単電池を順次積層することができる。
このように構成することで、単電池毎に放熱部材を取り付けた後に、この放熱部材を取り付けた単電池を順次積層することができる。
さらに、この発明に係る電池モジュールは、上記電池モジュールにおいて、前記複数の単電池のうち、一の単電池に設けられた前記放熱部材の前記フィン部は、当該一の単電池と隣り合う他の単電池に設けられている前記放熱部材の前記フィン部に対して、前記単電池の配列方向で重ならない位置に配置されていてもよい。
例えば、冷却風が流れることで一の単電池に取り付けられた放熱部材のフィン部に下流に向かって漸次厚くなる境界層が形成されることとなるが、他の単電池に取り付けられた放熱部材のフィン部が配列方向で重ならないことで、他の単電池に取り付けられたフィン部で境界層が更新されるため、境界層の厚さが増大するのを防止できる。
例えば、冷却風が流れることで一の単電池に取り付けられた放熱部材のフィン部に下流に向かって漸次厚くなる境界層が形成されることとなるが、他の単電池に取り付けられた放熱部材のフィン部が配列方向で重ならないことで、他の単電池に取り付けられたフィン部で境界層が更新されるため、境界層の厚さが増大するのを防止できる。
さらに、この発明に係る電池モジュールは、上記電池モジュールにおいて、前記フィン部が平板状に形成され、前記単電池の積層方向に対して、上方向又は下方向に傾斜していてもよい。
このように構成することで、フィン部を傾斜させない場合と比較して、同一の積層方向の寸法内に、より長いフィン部を設置することができる。
このように構成することで、フィン部を傾斜させない場合と比較して、同一の積層方向の寸法内に、より長いフィン部を設置することができる。
さらに、この発明に係る電池モジュールは、上記電池モジュールにおいて、前記フィン部が前記隣り合う単電池同士で異なる方向に傾斜していてもよい。
このように構成することで、冷却風を積層方向に対して蛇行させることができる。したがって、境界層の厚さ増加を更に低減することができる。
このように構成することで、冷却風を積層方向に対して蛇行させることができる。したがって、境界層の厚さ増加を更に低減することができる。
さらに、この発明に係る電池モジュールは、上記電池モジュールにおいて、前記伝熱部を挟むように配置されている2つの前記単電池のうち、何れか一方の単電池と前記伝熱部との間に、電気的な絶縁性を有する絶縁部材が設けられていてもよい。
このように構成することで、隣り合う単電池同士を、放熱部材を介して接触させつつ、電気的には切り離すことができる。
このように構成することで、隣り合う単電池同士を、放熱部材を介して接触させつつ、電気的には切り離すことができる。
この発明に係る電池モジュールによれば、大型化を抑制しつつ、十分な冷却性能を確保することができる。
次に、この発明の第一実施形態における電池モジュールについて図面を参照して説明する。
この第一実施形態の電池モジュール100は、充放電可能な二次電池である単電池2が複数設けられた組電池1を備え、例えば電気自動車等の電動車両の電源として用いられる。
図1、図2に示すように、組電池1は、複数の単電池2と、これら複数の単電池2を収納するケーシング11とを備えている。単電池2は、例えばリチウムイオン二次電池等の二次電池であり、この実施形態においては、外形が直方体状に形成され、その内部に複数の電極板が積層された積層式の二次電池を採用している。
図1、図2に示すように、組電池1は、複数の単電池2と、これら複数の単電池2を収納するケーシング11とを備えている。単電池2は、例えばリチウムイオン二次電池等の二次電池であり、この実施形態においては、外形が直方体状に形成され、その内部に複数の電極板が積層された積層式の二次電池を採用している。
図3を併せて参照し、単電池2は、交互に積層された正極板6及び負極板7と、正極板6及び負極板7の間にそれぞれ介装されたセパレータ8と、正極板6、負極板7及びセパレータ8を収納する単電池ケース9と、単電池ケース9内に充填された電解液(図示せず)と、を備えている。単電池2には、外方に向けて突出する一対の電極端子10が設けられており、一対の電極端子10のうち、一方の電極端子10が正極、他方の電極端子10が負極となっている。なお、上記単電池2において、電極端子10が設けられている面を蓋面2Aと称し、この蓋面2Aの反対側に位置する面を底面2Bと称する。また、単電池2の蓋面2Aと底面2Bとを接続する面のうち、蓋面2Aの短辺側に配置される一対の対向する面を第1側面(外面)2C、蓋面2Aの長辺側に配置される一対の側面を第2側面(外面)2Dと称する。
正極板6及び負極板7は、いずれも略矩形状に形成されており、上記蓋面2Aの短辺が延びる方向に、正極板6及び負極板7が積層されている。つまり、正極板6及び負極板7は、その積層方向A(図3中、矢印で示す)が、単電池2の第2側面2Dが向く方向と一致するように単電池ケース9内に収納されている。
セパレータ8は、シート状の絶縁性材料であり、例えばポリプロピレン等の樹脂からなる。図3に示す一例では、セパレータ8は、各正極板6を被覆するように形成されており、このセパレータ8によって正極板6及び負極板7の間との間の絶縁が図られている。なお、セパレータ8は、各負極板7を被覆するように形成してもよい。
単電池ケース9は、熱伝導性が良好な材料、例えばアルミニウム等の金属により形成されており、上述した蓋面2A、底面2B、第1側面2C、および、第2側面2Dの表面がそれぞれ平滑に形成されている。
図2に戻り、複数の単電池2を収納するケーシング11は、上方に開口した箱型の下部筐体13と、この下部筐体13の開口を閉塞する蓋体である上部筐体14とを備えている。これらの下部筐体13、及び上部筐体14は、上記単電池ケース9と同様に、熱伝導性の良好な材質であることが好ましい。なお、以下の説明においては、平面視における下部筐体13の底壁部18の長辺に沿う方向をX方向、短辺に沿う方向をY方向、これら長辺と短辺と直交する高さ方向をZ方向と称し、それぞれX方向、Y方向、および、Z方向を図中矢印で示している。
図1を参照し、下部筐体13の内部には、複数の単電池2が収納される電池室15が画成され、この電池室15に、蓋面2Aの長辺がそれぞれ平行に配置されるようにして複数の単電池2がX方向に積層されるようにして順次配列されている。各単電池2は、各底面2Bが下部筐体13の底壁部18上に支持されて立設されている。複数の単電池2は、X方向に互いに等しい間隔をあけて、上述した積層方向AがX方向と一致するように電池室15内に配列されている。つまり、複数の単電池2は、各第1側面2CがY方向の両側に配置されている。
図1に示すように、各単電池2は、X方向に互いに隣り合う単電池2同士の電極端子10の正極及び負極の位置が、X方向に互い違いになるように配置されている。X方向に隣り合う単電池2の電極端子10は、導電性材料で形成された板状のブスバー21により極性の異なる電極端子10同士がそれぞれ電気的に接続される。これにより複数の単電池2が直列接続されている。
ブスバー21には、その両端部に電極端子10が挿通される一対の貫通孔21aが形成されており、この貫通孔21aが電極端子10にそれぞれ挿通された状態で、上部筐体14側からボルト22により固定されている。
X方向の両端に配置されている単電池2のうち、一方の単電池2は、その正極の電極端子10がX方向に互いに隣接する単電池2と電気的に接続されていない。他方の単電池2も、その負極の電極端子10がX方向に互いに隣接する単電池2と電気的に接続されていない。これら電極端子10にはブスバー21が接続されており、挿通孔(図示せず)にそれぞれ挿通されて外部に露出され、それぞれが組電池1の正極端子若しくは負極端子として機能するか、あるいは組電池1の正極端子若しくは負極端子に接続される。
図1及び図2に示すように、下部筐体13の側壁部19のうち、X方向の両端に配置される単電池2の外側の第2側面2Dに対向する一対の側壁部19には、それぞれ開口部19aが形成されている。これら開口部19aのうち、一方の開口部19aには、冷却風を電池室15内に流入させるための送風ファン(送風機)Fが取り付けられている。
各単電池2の第1側面2Cは、Y方向における位置が互いに一致しており、これら単電池2の第1側面2Cと電池室15を形成する下部筐体13の側壁部19との間には、冷却空気が流通可能な所定幅の冷却風通路30が形成されている。さらに、複数の単電池2のうち、X方向の両端部に配置された単電池2の外側の第2側面2Dと下部筐体13の側壁部19との間にも、冷却空気が流通可能なように所定幅の冷却風通路30が形成されている。なお、図2に示すように、各単電池2の蓋面2Aと上部筐体14との間にも、冷却空気が流通可能な冷却風通路30を形成してもよい。
つまり、一方の開口部19aからケーシング11内に上記送風ファンFによって冷却風を導入することで、冷却風が、各冷却風通路30を流過して他方の開口部19aからケーシング11の外部へと排出されることとなる。
図4を併せて参照し、組電池1を構成する各単電池2には、それぞれ個別に放熱部材40が取り付けられている。これら放熱部材40は、互いに隣接する一対の単電池2に挟まれるように配置される伝熱部41を備えている。この伝熱部41は、図1、図2に示すように、X方向の端部に配置される単電池2のうち他方の開口部19a側の単電池2に取り付けられた放熱部材40を除き、隣接する2つの単電池2の対向する第2側面2Dに挟まれるように配置されている。
放熱部材40が取り付けられた単電池2の間には、高い絶縁性を有した絶縁部材43が介装されている。具体的には、単電池2が取り付けられた放熱部材40の伝熱部41と、当該単電池2の隣に配置された単電池2の第2側面2Dとの間に層状の絶縁部材43が配置されている。上記絶縁部材43としては、ポリプロピレン等の樹脂を用いることができる。このように絶縁部材43を設けることで、隣り合う単電池2の筐体同士を電気的に切り離すことができるため、単電池2同士の短絡を防止できる。
また、放熱部材40を単電池2に取り付ける際に、伝熱部41と第2側面2Dとの間には、伝熱セメントなどの高熱伝導性を有するペースト状のパテ(図示せず)が、塗布などによって伝熱部41の全面に亘って層状に設けてある。このパテを介することで、第2側面2Dの熱を、効率よく第2側面2Dの熱を伝熱部41に伝熱させることが可能となっている。
放熱部材40は、さらに、単電池2の高さ方向(図中、Z方向)に所定間隔で配列された複数のフィン部42を備えている。これらフィン部42は、その長辺がX方向に向く略矩形板状に形成され、冷却風の下流側となるX方向における一端部42A(図4参照)において、上述した伝熱部41に接続されている。これらフィン部42は、第1側面2Cに対して略垂直すなわちY方向に延びて形成され、単電池2の第1側面2C側に形成された冷却風通路30内に配置されている。
また、フィン部42は、複数の単電池2の第1側面2Cよりも外方、つまり組電池1の外方に突出するように配置されている。各フィン部42は、単電池2の高さ方向(図4のZ方向)に所定間隔で略平行に配置され、それぞれ略水平方向に延びている。
したがって、上述した第一実施形態の電池モジュール100によれば、単電池2の第2側面2Dから放熱部材40の伝熱部41に伝熱され、当該伝熱された単電池2の熱が単電池2の第1側面2Cよりも組電池1の外方に突出するフィン部42に伝わり、フィン部42から放熱させることができるため、冷却風が流れ込み難い位置に配置される隣接する単電池2の向かい合う第2側面2Dの熱を組電池1の外方へ放熱させることができる。その結果、電池モジュール100の大型化を抑制しつつ、十分な冷却性能を確保することが可能となる。
さらに、ケーシング11、および、組電池1との間に冷却風を流す冷却風通路30と、冷却風通路30に冷却風を供給する送風ファンFとを備え、放熱部材40のフィン部42が、冷却風通路30内に配設されるので、冷却風通路30に流れる冷却風によってフィン部42の熱を積極的に奪い、この熱をケーシング11の外部に排出することができる。また、フィン部42の熱を積極的に奪うと同時に、冷却風通路30側の第1側面2Cの熱を冷却風によって奪うことができる。その結果、隣接する各単電池2の間の各第2側面2Dおよび冷却風通路30に面する各第1側面2Cを同時に冷却できるため、単電池2を略均一に冷却することが可能となる。
また、複数の単電池2が、単電池2の厚さ方向に積層され、冷却風通路30が、単電池2の第1側面2Cに沿って単電池2の積層方向に延びて形成されている場合に、特に冷却風が回り込み難い単電池2の積層方向を向く第2側面2Dを、放熱部材40を介して間接的に冷却風を用いて冷却できるとともに、単電池2の冷却風通路30側の第1側面2Cを直接的に冷却風によって冷却することができる。
さらに、放熱部材40が、複数の単電池2毎に設けられ、放熱部材40のフィン部42が、単電池2の第1側面2Cの側方に配置されているので、単電池2毎に放熱部材40を取り付けた後に、この放熱部材40を取り付けた単電池2を順次積層して容易に組電池1を組み立てることができる。その結果、容易に組立作業を行うことができる。
次に、この発明の第二実施形態における電池モジュール200について、図面に基づき説明する。なお、この第二実施形態における電池モジュール200は、上述した第一実施形態における電池モジュール100に対して、放熱部材40のフィン部42の配置が異なるだけであるので、同一部分に同一符号を付して説明するとともに、重複説明を省略する。
図5は、この第二実施形態における電池モジュール200の組電池201を示す側面図である。この組電池201は、上述した第一実施形態の組電池1と同様に、ケーシング11(図示せず)の内部の電池室15内に収容されている。
組電池201は、上述した第一実施形態と同様に、複数の単電池2が、隣接する単電池2の第2側面2D同士が対向するようにしてX方向に積層されている。これら単電池2の第1側面2Cとケーシング11との間には、第1側面2Cに沿うX方向に冷却風通路30が延びて形成されている。この冷却風通路30には、送風ファンFから送風された冷却風が流れるようになっている。
複数の単電池2のうち、一の単電池2aに設けられた放熱部材40aのフィン部42aは、当該一の単電池2と隣り合う他の単電池2bに設けられている放熱部材40bのフィン部42bに対して、単電池2の配列方向すなわち、X方向で重ならない位置に配置されている。
この第二実施形態においては、一の単電池2aは、上流側(紙面左側)から見て奇数番目に配置され、他の単電池2bは、上流側から見て偶数番目に配置された単電池2である。つまり、一の単電池2aと他の単電池2bとがそれぞれ交互に配列されている。各単電池2aに取り付けられた放熱部材40aは、上述した第一実施形態の放熱部材40と同一形状である一方で、各単電池2bに取り付けられた放熱部材40bのフィン部42bは、Y方向でフィン部42aの中間位置に配置されている。
放熱部材40a,40bの伝熱部41は、上述した第一実施形態の伝熱部41と同様に、互いに隣接する単電池2a,2bに挟まれるように配置されており、フィン部42a,42bの一端部42Aがそれぞれ接続されている。また、伝熱部41には、それぞれ高熱伝導性を有したパテ介して第2側面2Dの熱が伝熱される。
したがって、上述した第二実施形態の単電池2によれば、冷却風通路30に冷却風が流れることで一の単電池2aに取り付けられた放熱部材40aのフィン部42aに下流に向かって漸次厚くなる境界層が形成されることとなるが、他の単電池2bに取り付けられた放熱部材40bのフィン部42bが配列方向で重ならないので、他の単電池2bに取り付けられたフィン部42bに形成される境界層をリセット(更新)することができ、一の単電池2aのフィン部42aの境界層に連続して厚さが増加してしまうのを防止できる。その結果、冷却風の風量低下を防止して冷却風とフィン部42a,42bとによる熱交換の効率を向上することができる。
次に、この発明の第三実施形態における電池モジュール300について、図面に基づき説明する。なお、この第二実施形態における電池モジュール300は、上述した第二実施形態における電池モジュール200に対して、フィン部42a,42bの角度が異なるだけであるため、同一部分に同一符号を付して説明するとともに、重複説明を省略する。
図6は、この第三実施形態における電池モジュール300の組電池301を示す側面図である。この組電池301は、上述した第一実施形態の組電池1と同様に、ケーシング11(図示せず)の内部の電池室15内に収容されている。
組電池301は、上述した第二実施形態と同様に、複数の単電池2が、隣接する単電池2の第2側面2D同士が対向するようにしてX方向に積層されている。これら単電池2の第1側面2Cとケーシング11との間には、第1側面2Cに沿うX方向に冷却風通路30が延びて形成されている。この冷却風通路30には、送風ファンFから送風された冷却風が流れるようになっている。
各単電池2には、伝熱部41とフィン部342とを備える放熱部材340が取り付けられている。
フィン部342は、略平板状に形成されて単電池2の積層方向、換言すれば冷却風の流通方向に対して上方向又は下方向に傾斜して伝熱部41に取り付けられている。フィン部342は、単電池2のY方向の両側に2つずつ配置されるとともに、これら2つずつ配置された各フィン部342は、Z方向すなわち上下方向に所定間隔で配置されている。なお、フィン部342に数は2つに限られるものではない。
同一の放熱部材340の上側に配置されているフィン部342と下側に配置されているフィン部342とは、それぞれ単電池2の積層方向における傾斜方向が互いに逆方向を向いている。すなわち、同一の放熱部材340において、上記積層方向の一方側においては、上下に配置されたフィン部342の端部同士が互いに近づき、上記積層方向の他方側においては、フィン部342の端部同士が離れる。
さらに、放熱部材340のフィン部342は、隣り合う単電池2同士で異なる方向に傾斜している。また、フィン部342の上下方向の間隔は、隣り合う単電池2同士で異なる間隔に設定され、隣り合う単電池2のフィン部342の端部同士がX方向で対向しないようになっている。
したがって、上述した第三実施形態の電池モジュール300によれば、フィン部342が平板状に形成され、単電池2の積層方向に対して、上方向又は下方向に傾斜していることで、フィン部342を傾斜させない場合と比較して、同一の積層方向の寸法内に、より長いフィン部342を設置することができるため、フィン部342の表面積を増大して、冷却性能を向上することができる。
さらに、冷却風通路30を流れる冷却風がフィン部342に沿って移動するため、隣り合う単電池2同士で異なる方向にフィン部342が傾斜していることで、冷却風を積層方向に向かって蛇行して流通させることができ、その結果、各フィン部342に生じる境界層の厚さ増加を更に低減することができ、冷却効率を向上することができる。
なお、この発明は上述した各実施形態の構成に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で設計変更可能である。
例えば、上述した第二実施形態では、隣り合う単電池2に取り付けられたフィン部42a,42bが互いにX方向で重ならない位置に配置される場合について説明したが、例えば、変形例として図7、図8に示す電池モジュール400の組電池401のように、一つの単電池2に対して2つの放熱部材440a,440bを取り付けるようにしても良い。
例えば、上述した第二実施形態では、隣り合う単電池2に取り付けられたフィン部42a,42bが互いにX方向で重ならない位置に配置される場合について説明したが、例えば、変形例として図7、図8に示す電池モジュール400の組電池401のように、一つの単電池2に対して2つの放熱部材440a,440bを取り付けるようにしても良い。
図7、図8に示すように、この変形例においては、放熱部材440aの伝熱部441aは、上流側の第2側面2Dに対向配置され、放熱部材440bの伝熱部441bは、下流側の第2側面2Dに対向配置される。すなわち、各単電池2は、X方向の両側から一対の第2側面2Dが伝熱部441a,441bによって挟み込まれた状態となっている。また、伝熱部441aには、フィン部442aが取り付けられ、伝熱部441bには、フィン部442bが取り付けられている。
放熱部材440aが備える複数のフィン部442aは、Z方向に所定間隔で配置されている。また、放熱部材440bが備える複数のフィン部442bは、Z方向で隣り合うフィン部442a同士の中間位置にそれぞれ配置されるとともに、上面視(図7参照)でフィン部442a,442bの端部Ta,Tb同士が重なるようにX方向に延びて形成されている。さらに、隣り合う単電池2の間の伝熱部441bと441aとの間には、高い絶縁性を有した絶縁部材43が介在されている。
したがって、上記変形例の電池モジュール400によれば、上面視でフィン部442a,442bの端部Ta,Tb同士が重なるので、一つの単電池2に対して取り付けられるフィン部442a,442b全体の面積を増加させることができるとともに、更なる境界層の成長を防止できるため、大型化を防止しつつ更なる冷却効率の向上を図ることができる。とりわけ、伝熱部441a,441bによって、単電池2の1対の第2側面2Dを同時に冷却することができるため、冷却性能を向上することが可能となる。
上述した各実施形態においては、ケーシング11内に単電池2を設ける場合について説明したが、この構成に限られず、例えば、組電池1の充放電時等に単電池2の電圧や温度を検出し、検出結果に基づいて電圧等を制御する制御部(図示せず)を一体的に備えていても良い。
さらに、上述した各実施形態では、第1側面2C側だけにフィン部42を配置する場合について説明したが、単電池2の蓋面2Aとケーシング11の上部筐体14との間に冷却風通路30が形成されている場合などには、当該蓋面2Aと上部筐体14との間に形成される冷却風通路30内にフィン部42を配置するようにしても良い。
また、上述した各実施形態の一例においては、送風ファンFを冷却風通路30の上流側に配置する場合について説明したが、例えば、冷却風通路30の上流側の開口部19aにフィルターを設けて、冷却風通路30の下流側に送風ファンFを配置して、送風ファンFによってケーシング11内の冷却風を排気するようにしても良い。
1,201,301,401 組電池
2 単電池
40,40a,40b,340,440a,440b 放熱部材
41,41a,41b,441a,441b 伝熱部
42,42a,42b,342,442a,442b フィン部
100,200,300,400 電池モジュール
11 ケーシング
30 冷却風通路
43 絶縁部材
F 送風ファン
2 単電池
40,40a,40b,340,440a,440b 放熱部材
41,41a,41b,441a,441b 伝熱部
42,42a,42b,342,442a,442b フィン部
100,200,300,400 電池モジュール
11 ケーシング
30 冷却風通路
43 絶縁部材
F 送風ファン
Claims (8)
- 複数の単電池が順次配列されてなる組電池と、
互いに隣接する一対の前記単電池に挟まれるように配置された伝熱部、及び、該伝熱部に接続されて前記単電池の外面よりも前記組電池の外方に突出するフィン部を有する放熱部材と、
を備えることを特徴とする電池モジュール。 - 前記組電池を収容するケーシングと、
前記ケーシング、および、前記組電池との間に冷却風を流す冷却風通路と、
該冷却風通路に冷却風を供給する送風機と、を備え、
前記フィン部は、前記冷却風通路内に配設されている請求項1に記載の電池モジュール。 - 前記複数の単電池は、該単電池の厚さ方向に積層され、
前記冷却風通路は、前記単電池の側面にそれぞれ沿って前記単電池の積層方向に延びて形成される請求項2に記載の電池モジュール。 - 前記放熱部材は、前記複数の単電池毎に設けられ、
該放熱部材のフィン部は、前記単電池の前記側面の側方に配置される請求項3に記載の電池モジュール。 - 前記複数の単電池のうち、一の単電池に設けられた前記放熱部材の前記フィン部は、当該一の単電池と隣り合う他の単電池に設けられている前記放熱部材の前記フィン部に対して、前記単電池の配列方向で重ならない位置に配置されている請求項3又は4に記載の電池モジュール。
- 前記フィン部は、平板状に形成され、前記単電池の積層方向に対して、上方向又は下方向に傾斜している請求項3から5の何れか一項に記載の電池モジュール。
- 前記フィン部は、前記隣り合う単電池同士で異なる方向に傾斜している請求項6に記載の電池モジュール。
- 前記伝熱部を挟むように配置されている2つの前記単電池のうち、何れか一方の単電池と前記伝熱部との間に、電気的な絶縁性を有する絶縁部材が設けられている請求項1から7の何れか一項に記載の電池モジュール。
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- 2012-12-27 JP JP2012284730A patent/JP2014127403A/ja active Pending
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