JP2019046550A - 電池モジュール - Google Patents
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Abstract
【課題】放熱性と防水性を兼備した電池モジュールを提供する。【解決手段】本発明に係る電池モジュール１０は、複数の電池セルを積層させた第一の電池群１Ａと、複数の電池セルを積層させた第二の電池群１Ｂと、第一の電池群及び第二の電池群を収納する筐体１５と、を有する。筐体には放熱空間である凹部が設けられる。凹部は、第一の電池群と第二の電池群の間に配置される。【選択図】図２
Description
本発明は、電池モジュールに関する。
環境問題・資源枯渇問題を背景にして、地球環境の保全に向けた、環境負荷の低い省エネルギーな製品の開発が求められている。ＣＯ２量の削減につながる製品のひとつとして、ハイブリッド電気自動車や電気自動車に代表されるエコカーに注目が集まっており、その販売台数が伸びている。これらのエコカーに搭載される車載用の二次電池への需要も高まっている。
車載用二次電池の例としては、リチウムイオン二次電池や、鉛蓄電池、ニッケル水素電池などが挙げられる。この中で、リチウムイオン二次電池は一般に、鉛電池やニッケル水素電池などに比べて放電電位が高いため、小型・高エネルギー密度化が可能であり、有望視されている。
本格適用に向けてリチウムイオン二次電池に求められる点には例えば、更なる高エネルギー密度化、高出力密度化、長寿命化等があげられる。電池を高出力化するためには高電位化とともに、例えば、大電流を電池から入・出力させる事が有効である。
しかし大電流を電池から入・出力させる場合、電池の内部抵抗に由来する発熱が電池内部で生じる。発生した熱を十分に電池から取り除く事ができなかった場合、電池温度が上昇する。リチウムイオン電池の電池容量や内部抵抗等の電池特性は、電池温度によって劣化傾向が異なり、特に電池温度が高ければ高いほど電池劣化が進み、容量低下や内部抵抗上昇が起こる場合が多い。そこで、電池の放熱性能を向上させる技術開発が必要となっている。
複数のリチウムイオン単電池（以下、単電池と呼ぶ）が組み合わされ、電池群として用いられる場合（例えば、電池モジュール、電池パックとして使用する場合）、電池群中の単電池間の温度差を小さく、さらに電池群の中に存在する電池の最大到達温度が低いことが望まれる。これは、単電池間での温度差が大きく、さらに最大到達温度が高いい場合、単電池間で劣化の差が生じやすいためである。電池群の特性は、電池群に含まれる単電池の中で、最も劣化した電池の特性に律速される傾向があるため、特定の電池が劣化しない電池群の設計が必要となる。
そこで、複数の単電池が組み合わされて形成された電池群において、様々な電池モジュールの構造が開発されている。例えば特許文献１には、単電池の間に仕切り体を設けて空間を確保している。さらに、筐体（複数の電池を収納するケース）に設けた通気窓より、それら空間を外部に開放し、放熱性を高めている。
特許文献１に記載される構造では、通気窓は筐体を貫通するため、モジュールの防水性は担保されない。本発明は、前記課題に鑑みてなされたものであり、放熱性と防水性を兼備した電池モジュールを提供する事を目的とする。
本発明に係る電池モジュールは、上記目的を達成するため、複数の電池セルを積層させた第一の電池群と、複数の電池セルを積層させた第二の電池群と、前記第一の電池群及び第二の電池群を収納する筐体と、を有する電池モジュールにおいて、前記筐体には凹部が設けられ、前記凹部は前記第一の電池群と前記第二の電池群の間に配置されることを特徴とする。
本発明によれば、筐体に凹部が設け、凹部を第一の電池群と第二の電池群の間に配置することで、放熱性と防水性を兼備した電池モジュールを提供することができる。
本発明を実施するための形態について説明する。ただし、本実施形態は以下の内容に何ら制限されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で任意に変更して実施可能である。また本発明における冷却環境は例示であり、空気や水以外のその他の冷媒を用いた場合にも適用できる。
本発明における二次電池には、リチウムイオン二次電池を例示したが、本構成を他の種類の蓄電池に対しても適用できる。またリチウムイオン二次電池の構成部材はどのようなものであっても効果が得られる。つまり本発明では正極としてＡｌ集電箔と層状構造を持つ正極材などからなる電極と、負極としてＣｕ集電箔と炭素材料からなる電極を用いているが、その他の構成でも良い。例えば負極の集電箔にＡｌ箔を用いた場合においても放熱性を向上することが可能である。またリチウムイオン電池の形状として本実施例では角形電池を用いたが、その他の形状として知られる例えばラミネート型、円筒型等電池であっても効果が得られる。
筐体１５中に含まれる電池群１Ａ、１Ｂの数は、本発明における構成であるように、電池の側面が筐体１５の側面に物理的に熱的に接触することで、電池群１Ａ、１Ｂの側面からの放熱経路が短縮できる限り、いくつであっても良いが、好ましくは電池モジュールの安定性を確保するために偶数がよい。
また、電池群１Ａ、１Ｂを構成する電池数は、本発明における構成とすることができ、筐体１５内に収まり、所望の電圧や容量を確保できる限りは、何本としても、本発明における効果が得られる。放熱効果としては、ひとつの電池群１Ａ、１Ｂ中の単電池の積層本数は少なければ少ないほど効果が現れるが、好ましくは１００本以下、より好ましくは２０本以下、最も好ましくは１０本以下である。本発明の実施例のように６本とすることで小型かつ冷却性を兼ね備えた電池とすることができる。
さらに、電池群１Ａ、１Ｂ同士の電池数は必ずしも同じでなくても本発明における効果を得る事ができる。例えば電池群のうちの一方の電池数が、他方の電池数に比べて一本以上多い場合も、本発明における効果を得ることができる。
また電池群をなす単電池の間に、例えば絶縁性シートや熱伝導性の高い部材を配置しても本発明の効果は得られるし、配置しなくても本発明の効果は得られる。また絶縁性のシートや熱伝導性の高い部材には例えばレール状、点状、など種々の形状の突起や溝などの立体構造を導入しても本発明における効果が得られる。単電池の側面が絶縁材料で被覆されている場合、これらの部材の材料として、アルミニウム、アルミダイカスト、銅、鉄等の熱伝導性の高い材料を用いることができる。また、単電池の側面が、絶縁材料で被覆されていない場合はポリプロピレン、ポリアミド、ポリエーテルイミド、ＰＰＳ、ＰＰＡ、ＰＢＴ等あるいは高熱伝導性樹脂を用いることができる。
また電池群１Ａ、１Ｂは、単電池同士を電気的に直列あるいは並列接続することに加え、固定用の治具を用いて単電池同士を物理的に拘束することが好ましい。固定用の治具の材料には、単電池２の側面が絶縁材料で被覆されている場合、アルミニウム、アルミダイカスト、銅、鉄等の熱伝導性の高い材料を用いることができる。また、単電池２の側面が、絶縁材料で被覆されていない場合はポリプロピレン、ポリアミド、ポリエーテルイミド、ＰＰＳ、ＰＰＡ、ＰＢＴ等あるいは高熱伝導性樹脂を用いることができる。また、拘束の方法には本発明は限定されない。例えば、二つの電池群１Ａ、１Ｂを固定用の治具一セットを用いて束縛した場合でも、固定用の治具２セットを用いて固定した場合でも効果が表れた。また固定用の治具の少なくとも一部が筐体１５であっても本発明における効果が得られた。さらにまた、二つの電池群のある一面は、共通の固定用の治具を用い、その反対面は個別の固定用の治具を用いても効果が得られた。
筐体１５と電池群１Ａ、１Ｂなどの各部材の接触方法は特に限定されず、例えば接着剤などによる接着や、ボルトやナットなどの固定器具を介しての接続でも本発明における効果はあらわれる。筐体１５の形状は本実施形態においては凹部１６を有する直方体を例示するが、その形状は特に限定されない。また本発明における効果は電池モジュールへの電流印加条件や冷却条件に限定されない。
また、筐体１５に設けた凹部１６にフィンやその他の冷媒を用いたジャケットや配管などの冷却機構を設けても、本発明における構造をとることで効果が得られる。
筐体１５の種類には例えば、樹脂製筐体や、金属製筐体などが挙げられるが、特に制限されない。好ましくはアルミニウム、アルミダイカスト、銅、鉄等の熱伝導性金属製の筐体１５である事が好ましい。
また、筐体１５に設けた凹部１６と電池群１Ａ、１Ｂとの熱的接触性を向上させるため、凹部１６と電池群との間に伝熱性のグリスやシートを介してもよい。
また、本発明は高出力かつ、冷却ファン無しで駆動する４８Ｖ二次電池モジュールの小型化に特に有効である。
《実施例》
以下、実施例及び比較例に基づいて、本発明をさらに詳細に説明する。なお、以下説明する場合にｘ方向、ｙ方向、ｚ方向という記載を用いるが、当該方向は各図の左下に記載されている方向と一致するものである。
以下、実施例及び比較例に基づいて、本発明をさらに詳細に説明する。なお、以下説明する場合にｘ方向、ｙ方向、ｚ方向という記載を用いるが、当該方向は各図の左下に記載されている方向と一致するものである。
（実施例１）
本実施例では、正極としてＡｌ集電箔と層状構造を持つ正極材などからなる電極と、負極としてＣｕ集電箔と炭素材料からなる電極を用い、それらの電極を捲回してなる単電池２、６本を図１に記載するように積層させ、その周囲を固定用の固縛治具１３を用いて固定することで電池群１Ａ（１Ｂ）を得た。なお、単電池２は一対の幅広面、一対の幅狭面、底面、および底面と対向する上面からなり、上面には正極端子３と負極端子４が設けられている。また、固縛治具１３は単電池２をｚ方向に固縛する一対の固縛治具１３Ａと、単電池２をｘ方向に固縛する一対の固縛治具１３Ｂからなり、固縛治具１３Ａと固縛治具１３Ｂはそれぞれ固定用金具１２で固定されている。
本実施例では、正極としてＡｌ集電箔と層状構造を持つ正極材などからなる電極と、負極としてＣｕ集電箔と炭素材料からなる電極を用い、それらの電極を捲回してなる単電池２、６本を図１に記載するように積層させ、その周囲を固定用の固縛治具１３を用いて固定することで電池群１Ａ（１Ｂ）を得た。なお、単電池２は一対の幅広面、一対の幅狭面、底面、および底面と対向する上面からなり、上面には正極端子３と負極端子４が設けられている。また、固縛治具１３は単電池２をｚ方向に固縛する一対の固縛治具１３Ａと、単電池２をｘ方向に固縛する一対の固縛治具１３Ｂからなり、固縛治具１３Ａと固縛治具１３Ｂはそれぞれ固定用金具１２で固定されている。
図２は図１に示す電池群１Ａ、１Ｂを収納した電池モジュール１０を示すものである。上述した電池群１Ａ（１Ｂ）は筐体１５に収納される。この筐体１５は電池群１Ａ、１Ｂの放熱性を向上させるために、凹部が設けられており、この凹部１６が電池群１Ａ、１Ｂのそれぞれの側面部に密着するような構成になっている。また、電池群１Ａ、１Ｂが収納された空間と対向する空間には電装品を配置するスペース１４が設けられており、この空間に単電池２の充放電を管理する回路基板やヒューズ、機械スイッチといった電池パック１０の安全性を確保する電装品が配置されることになる。電池群１Ａ、１Ｂ及び電装品が収納されたのちに筐体１５の開口が蓋１１によって覆われて電池モジュール１０が構成されることとなる。
本発明の実施例１ではこの凹部１６の凹みの深さ方向（ｙ方向）の長さを、電池群のｙ方向長さの１００％とした。
この電池モジュール１０に対して電流を印加してその温度上昇を測定した。この際、空気の流れの無い恒温槽中での試験結果とした。なお電池からの発熱量は電流値から計算して平均３．３７Ｗとなるように電流値を印加した。本実施例では、前記条件を電池モジュールに与えた後、ほぼ定常状態となった際の温度挙動を図５に示す。
（実施例２）
続いて実施例２について説明する。実施例２ではこの凹部１６の凹みの深さ方向（ｙ方向）の長さを５０％とした。この電池モジュール１０に対して電流を印加してその温度上昇を測定した。この際、空気の流れの無い恒温槽中での試験結果とした。なお電池からの発熱量は電流値から計算して平均３．３７Ｗとなるように電流値を印加した。本実施例では、前記条件を電池モジュールに与えた後、ほぼ定常状態となった際の温度挙動を図５に示す。
続いて実施例２について説明する。実施例２ではこの凹部１６の凹みの深さ方向（ｙ方向）の長さを５０％とした。この電池モジュール１０に対して電流を印加してその温度上昇を測定した。この際、空気の流れの無い恒温槽中での試験結果とした。なお電池からの発熱量は電流値から計算して平均３．３７Ｗとなるように電流値を印加した。本実施例では、前記条件を電池モジュールに与えた後、ほぼ定常状態となった際の温度挙動を図５に示す。
（実施例３）
続いて実施例３について説明する。実施例３ではこの凹部１６の凹みの深さ方向（ｙ方向）の長さを２５％とした。この電池モジュール１０に対して電流を印加してその温度上昇を測定した。この際、空気の流れの無い恒温槽中での試験結果とした。なお電池からの発熱量は電流値から計算して平均３．３７Ｗとなるように電流値を印加した。本実施例では、前記条件を電池モジュールに与えた後、ほぼ定常状態となった際の温度挙動を図５に示す。
続いて実施例３について説明する。実施例３ではこの凹部１６の凹みの深さ方向（ｙ方向）の長さを２５％とした。この電池モジュール１０に対して電流を印加してその温度上昇を測定した。この際、空気の流れの無い恒温槽中での試験結果とした。なお電池からの発熱量は電流値から計算して平均３．３７Ｗとなるように電流値を印加した。本実施例では、前記条件を電池モジュールに与えた後、ほぼ定常状態となった際の温度挙動を図５に示す。
（実施例４）
続いて実施例４について説明する。実施例４ではこの凹部１６の凹みの深さ方向（ｙ方向）の長さは１００％とし、凹部の幅（ｘ方向）をそれぞれ筐体のｘ方向サイズの１．７％とした。この電池モジュール１０に対して電流を印加してその温度上昇を測定した。この際、空気の流れの無い恒温槽中での試験結果とした。なお電池からの発熱量は電流値から計算して平均３．３７Ｗとなるように電流値を印加した。本実施例では、前記条件を電池モジュールに与えた後、ほぼ定常状態となった際の温度挙動を図５に示す。
続いて実施例４について説明する。実施例４ではこの凹部１６の凹みの深さ方向（ｙ方向）の長さは１００％とし、凹部の幅（ｘ方向）をそれぞれ筐体のｘ方向サイズの１．７％とした。この電池モジュール１０に対して電流を印加してその温度上昇を測定した。この際、空気の流れの無い恒温槽中での試験結果とした。なお電池からの発熱量は電流値から計算して平均３．３７Ｗとなるように電流値を印加した。本実施例では、前記条件を電池モジュールに与えた後、ほぼ定常状態となった際の温度挙動を図５に示す。
（実施例５）
続いて実施例５について説明する。実施例５ではこの凹部１６の凹みの深さ方向（ｙ方向）の長さは１００％とし、凹部の幅（ｘ方向）をそれぞれ筐体のｘ方向サイズの３．３％とした。この電池モジュール１０に対して電流を印加してその温度上昇を測定した。この際、空気の流れの無い恒温槽中での試験結果とした。なお電池からの発熱量は電流値から計算して平均３．３７Ｗとなるように電流値を印加した。本実施例では、前記条件を電池モジュールに与えた後、ほぼ定常状態となった際の温度挙動を図５に示す。
続いて実施例５について説明する。実施例５ではこの凹部１６の凹みの深さ方向（ｙ方向）の長さは１００％とし、凹部の幅（ｘ方向）をそれぞれ筐体のｘ方向サイズの３．３％とした。この電池モジュール１０に対して電流を印加してその温度上昇を測定した。この際、空気の流れの無い恒温槽中での試験結果とした。なお電池からの発熱量は電流値から計算して平均３．３７Ｗとなるように電流値を印加した。本実施例では、前記条件を電池モジュールに与えた後、ほぼ定常状態となった際の温度挙動を図５に示す。
（実施例６）
続いて実施例５について説明する。実施例５ではこの凹部１６の凹みの深さ方向（ｙ方向）の長さは１００％とし、凹部の幅（ｘ方向）をそれぞれ筐体のｘ方向サイズの６．７％とした。この電池モジュール１０に対して電流を印加してその温度上昇を測定した。この際、空気の流れの無い恒温槽中での試験結果とした。なお電池からの発熱量は電流値から計算して平均３．３７Ｗとなるように電流値を印加した。本実施例では、前記条件を電池モジュールに与えた後、ほぼ定常状態となった際の温度挙動を図５に示す。
続いて実施例５について説明する。実施例５ではこの凹部１６の凹みの深さ方向（ｙ方向）の長さは１００％とし、凹部の幅（ｘ方向）をそれぞれ筐体のｘ方向サイズの６．７％とした。この電池モジュール１０に対して電流を印加してその温度上昇を測定した。この際、空気の流れの無い恒温槽中での試験結果とした。なお電池からの発熱量は電流値から計算して平均３．３７Ｗとなるように電流値を印加した。本実施例では、前記条件を電池モジュールに与えた後、ほぼ定常状態となった際の温度挙動を図５に示す。
（実施例７）
続いて実施例５について説明する。実施例５ではこの凹部１６の凹みの深さ方向（ｙ方向）の長さは１００％とし、凹部の幅（ｘ方向）をそれぞれ筐体のｘ方向サイズの１０．０％とした。この電池モジュール１０に対して電流を印加してその温度上昇を測定した。この際、空気の流れの無い恒温槽中での試験結果とした。なお電池からの発熱量は電流値から計算して平均３．３７Ｗとなるように電流値を印加した。本実施例では、前記条件を電池モジュールに与えた後、ほぼ定常状態となった際の温度挙動を図５に示す。
続いて実施例５について説明する。実施例５ではこの凹部１６の凹みの深さ方向（ｙ方向）の長さは１００％とし、凹部の幅（ｘ方向）をそれぞれ筐体のｘ方向サイズの１０．０％とした。この電池モジュール１０に対して電流を印加してその温度上昇を測定した。この際、空気の流れの無い恒温槽中での試験結果とした。なお電池からの発熱量は電流値から計算して平均３．３７Ｗとなるように電流値を印加した。本実施例では、前記条件を電池モジュールに与えた後、ほぼ定常状態となった際の温度挙動を図５に示す。
（実施例８）
続いて実施例８について説明する。実施例８が実施例１と異なる点は、図３に示すように凹部１６の周りに液冷パイプ１７を設けた点である。液冷パイプの幅（ｙ方向）の長さは、電池群１Ａ、１Ｂのｙ方向長さの１００％とした。
続いて実施例８について説明する。実施例８が実施例１と異なる点は、図３に示すように凹部１６の周りに液冷パイプ１７を設けた点である。液冷パイプの幅（ｙ方向）の長さは、電池群１Ａ、１Ｂのｙ方向長さの１００％とした。
この電池モジュール２０に対して電流を印加した。この際、空気の流れの無い恒温槽中での試験結果とした。なお電池からの発熱量は電流値から計算して平均３．３７Ｗとなるように電流値を印加した。本実施例は、前記構成の電池に対して、実施例１〜３と同様の電流印加条件および周囲の冷却環境を与え、ほぼ定常状態となった際の結果を図７に示す。
（実施例９）
続いて実施例９について説明する。実施例９が実施例８と異なる点は、液冷パイプの幅（ｙ方向）の長さは、電池群１Ａ、１Ｂのｙ方向長さの５０％とした点である。
続いて実施例９について説明する。実施例９が実施例８と異なる点は、液冷パイプの幅（ｙ方向）の長さは、電池群１Ａ、１Ｂのｙ方向長さの５０％とした点である。
この電池モジュール２０に対して電流を印加した。この際、空気の流れの無い恒温槽中での試験結果とした。なお電池からの発熱量は電流値から計算して平均３．３７Ｗとなるように電流値を印加した。本実施例は、前記構成の電池に対して、実施例１〜３と同様の電流印加条件および周囲の冷却環境を与え、ほぼ定常状態となった際の結果を図７に示す。
（実施例１０）
続いて実施例１０について説明する。実施例１０が実施例８と異なる点は、液冷パイプの幅（ｙ方向）の長さは、電池群１Ａ、１Ｂのｙ方向長さの２５％とした点である。
続いて実施例１０について説明する。実施例１０が実施例８と異なる点は、液冷パイプの幅（ｙ方向）の長さは、電池群１Ａ、１Ｂのｙ方向長さの２５％とした点である。
この電池モジュール２０に対して電流を印加した。この際、空気の流れの無い恒温槽中での試験結果とした。なお電池からの発熱量は電流値から計算して平均３．３７Ｗとなるように電流値を印加した。本実施例は、前記構成の電池に対して、実施例１〜３と同様の電流印加条件および周囲の冷却環境を与え、ほぼ定常状態となった際の結果を図７に示す。
（比較例１）
比較例１では、正極としてＡｌ集電箔と層状構造を持つ正極材などからなる電極と、負極としてＡｌ集電箔とスピネル系酸化物からなる電極を用い、それらの電極を捲回してなる単電池２、６本を図１に記載するように積層させ、その周囲を固定用の加圧治具を用いて固定することで電池群を得た。本比較例ではこれらの電池群１Ａ、１Ｂの間にセンタブロック１８を設け、筐体１５に格納した。本比較例は、前記構成の電池に対して、実施例１〜３と同様の電流印加条件および周囲の冷却環境を与え、ほぼ定常状態となった際の結果を例示する。
比較例１では、正極としてＡｌ集電箔と層状構造を持つ正極材などからなる電極と、負極としてＡｌ集電箔とスピネル系酸化物からなる電極を用い、それらの電極を捲回してなる単電池２、６本を図１に記載するように積層させ、その周囲を固定用の加圧治具を用いて固定することで電池群を得た。本比較例ではこれらの電池群１Ａ、１Ｂの間にセンタブロック１８を設け、筐体１５に格納した。本比較例は、前記構成の電池に対して、実施例１〜３と同様の電流印加条件および周囲の冷却環境を与え、ほぼ定常状態となった際の結果を例示する。
＜実施例１〜１０及び比較例１の二次電池モジュールの電池温度の評価結果＞
以下に各図の結果について詳細に説明する。
以下に各図の結果について詳細に説明する。
図５には比較例１とともに、本発明を適用した例であり、縦軸に単電池の温度上昇率を記載し、横軸に単電池２のセル番号を記載したものである。なおセル番号は図１に記載したものである。また、電池群１Ａ、１Ｂともの同様の挙動を示しているため、電池群１Ａの結果を載せたものである。
実施例１、２，３の温度上昇比率を示す。温度上昇比率とは、比較例１における電池セルの最大温度を１００％とした際のその他電池セルの温度上昇を比率で示すものである。温度上昇比率＝（評価対象電池セルの温度／比較例１における電池セルの最大温度）×１００である。
比較例１では、凹部１６（放熱空間）を設けておらず、図４に示したように２つの電池群１Ａ、１Ｂの間には、センタブロック１８を設置した。なお、実施例１、２、３においては、凹部の凹みの深さ方向（ｙ方向）の長さをそれぞれ電池群１Ａ（１Ｂ）のｙ方向長さの１００％、５０％、２５％としたが凹部の幅は、筐体のｘ方向の長さの約３．３％と一定にている。図５のグラフに示すように比較例１に比べ、放熱可能な凹部が設けた実施例１〜３の温度上昇比率が低いことが分かる。充放電時の発熱が凹部から放熱されたためである。この結果は、筐体１５に凹部１６を設けることが空冷方式で非常にに有効である事を示している。さらに、凹部と電池群との接触面積が広いほど、空冷に有効である事を示す。
また、比較例１および実施例１〜３において、セル番号３，４の温度上昇比率が同電池モジュールの他電池セルの温度上昇比率に比べ、高いことが分かる。セル番号３，４は、それぞれの電池群の中心に位置し、伝熱経路が長く放熱性が低いためである。
図６には比較例１とともに、本発明を適用した例である、実施例４〜７の温度上昇比率を示す。なお、実施例４〜７においては、凹部の凹みの深さ方向（ｙ方向）の長さを電池群１Ａ（１Ｂ）のｙ方向長さの１００％と一定にし、凹部の幅（ｘ方向）をそれぞれ筐体１５のｘ方向サイズの１．７％、３．３％、６．７％、１０．０％とした。比較例１に比べ、放熱可能な凹部が設けた実施例４〜７の温度上昇比率が低いことが分かる。充放電時の発熱が凹部から放熱されたためである。この結果は、筐体に凹部を設けることが空冷に有効である事を示す。さらに、実施例４〜７は、異なる凹部の幅を有し、温度上昇比率も異なることが分かる。凹部の幅は、その幅の同方向の筐体サイズの１．７％以上が望ましく、より望ましくは３．３％以上１０％以下がより好ましい。なお、筐体のサイズが限定される場合に凹部の幅が広すぎると、筐体の伝熱面積自体が減少するため実施例１〜３よりも温度上昇率が高かったものと考えられる。
最後に図７には比較例１とともに、本発明を適用した例である、実施例８〜１０の温度上昇比率を示す。このように冷却パイプ１７を用いた場合には冷却効率が向上し、より効果が高くなることがわかる。
以上、本発明についてまとめる。
本発明に記載の電池モジュールは、複数の電池セル（２）を積層させた第一の電池群（１Ａ）と、複数の電池セル（２）を積層させた第二の電池群（１Ｂ）と、第一の電池群（１Ａ）及び第二の電池群（１Ｂ）を収納する筐体（１５）と、を有し、筐体（１５）には凹部（１６）が設けられ、凹部（１６）は第一の電池群（１Ａ）と第二の電池群（１Ｂ）の間に配置される。このような構造にすることによって、従来放熱性が悪かった電池群間を直接外気や冷却パイプ１７と接触させる構成とできるため、電池モジュールの防水性を確保しつつつも放熱性が向上する。また、冷却パイプ１７を用いない構成では電池モジュールを大型化させることなく、小型で冷却性能が高い電池モジュールを提供することができる。さらに筐体１５の凹部が電装品を配置するスペースに対向して配置される構成となっているため、従来の電池モジュールよりも放熱性が向上するだけでなく、ｙ方向の圧壊に対して強い構造となる。なお、ｘ方向、ｚ方向については固い電池群１Ａ、１Ｂが配置されているため、圧壊については強くなっている。
また、上記では記載しなかったが凹部１６にはフィンが設けられていてもよい。このような構造にすることによって、より電池群の放熱性が向上する。また、上述したように凹部１６には冷却パイプ１７が設けられているとより放熱性が向上する。
また、上記では記載しなかったが凹部１６には筐体１５よりも放熱性の良い放熱部材が配置されていてもよい。ここでいう放熱性の良い部材とは例えば樹脂にフィラーが練り込んである部材や、放熱性のより良い金属部材などである。
また、本発明に記載の電池モジュールでは、複数の電池セルを固縛する固縛板を有し、固縛板（１３）は、第一の電池群に対応する第一の固縛板（１３）と、第二の電池群に対応する第二の固縛板（１３）とを有する構造となっている。このような構造にすることによって、各電池群の密着性を上げて放熱性をよくすることができる。
また、本発明に記載の電池モジュールでは凹部の幅は筐体（１５）の幅の１．７％以上である。このような構成にすることによってより高い放熱効果を得ることができる。
以上、本発明の実施形態について詳述したが、本発明は、前記の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の精神を逸脱しない範囲で、種々の設計変更を行うことができるものである。例えば、前記した実施の形態は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施形態の構成に他の実施形態の構成を加えることも可能である。さらに、各実施形態の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。
以上、本発明の実施形態について詳述したが、本発明は、前記の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の精神を逸脱しない範囲で、種々の設計変更を行うことができるものである。例えば、前記した実施の形態は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施形態の構成に他の実施形態の構成を加えることも可能である。さらに、各実施形態の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。
１、１Ａ、１Ｂ 電池群
２ 単電池
３ 正極端子
４ 負極端子
１０、２０、３０ 電池モジュール
１１ 蓋
１２ 固定用金具
１３ 固縛治具
１４ 電装品配置スペース
１５ 筐体
１６ 凹部（放熱空間）
１７ 冷却パイプ
１８ センタブロック
２ 単電池
３ 正極端子
４ 負極端子
１０、２０、３０ 電池モジュール
１１ 蓋
１２ 固定用金具
１３ 固縛治具
１４ 電装品配置スペース
１５ 筐体
１６ 凹部（放熱空間）
１７ 冷却パイプ
１８ センタブロック
Claims (6)
- 複数の電池セルを積層させた第一の電池群と、
複数の電池セルを積層させた第二の電池群と、
前記第一の電池群及び第二の電池群を収納する筐体と、を有する電池モジュールにおいて、
前記筐体には凹部が設けられ、前記凹部は前記第一の電池群と前記第二の電池群の間に配置されることを特徴とする電池モジュール。 - 請求項１に記載の電池モジュールにおいて、
前記電池群を固縛する固縛板を有し、
前記固縛板は、前記第一の電池群に対応する第一の固縛板と、前記第二の電池群に対応する第二の固縛板とを有することを特徴とする電池モジュール。 - 請求項１または２に記載の電池モジュールにおいて、
前記凹部にはフィンが設けられることを特徴とする電池モジュール。 - 請求項１または２に記載の電池モジュールにおいて、
前記凹部には冷却パイプが設けられることを特徴とする電池モジュール。 - 請求項１または２に記載の電池モジュールにおいて、
前記凹部には前記筐体よりも放熱性の良い放熱部材が配置されることを特徴とする電池モジュール。 - 請求項１または２に記載の電池モジュールにおいて、
前記凹部の幅は前記筐体の幅の１．７％以上であることを特徴とする電池モジュール。
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2018
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