JP3241878U - 放熱構造を有するバッテリモジュール - Google Patents

Abstract

【課題】バッテリセルに熱量が蓄積するのを防止することができ、バッテリセルが損傷するリスクを低下させることができるバッテリモジュールを提供する。【解決手段】本考案のバッテリモジュールは、複数のバッテリセル、バッテリホルダ及び放熱構造を含む。放熱構造は複数の熱容器、少なくとも１つの熱伝導板及び少なくとも１つの集熱器を含む。各熱容器は、隣接する複数のバッテリセル間で保持される間隔中に挿設される。熱伝導板は、熱容器及びバッテリセル間の隙間に挟まれるように設けられる。集熱器は熱伝導板の両端に設置される。バッテリモジュールが動作するとき、熱容器は周辺のバッテリセルの充放電で生じた熱量を蓄えるのに用いられ、熱伝導板を介して熱量を集熱器に伝導し、熱量は集熱器に集まる。放熱構造によりバッテリセルが充放電するときに生じた熱量を放出する。【選択図】図４

Description

本考案はバッテリモジュールに関し、特に放熱構造を有するバッテリモジュールを指す。

近年、環境保護、二酸化炭素削減の需要に伴い、電気自動車が次第に人々の支持を集めている。多くの自動車メーカが、電気自動車市場で商機を得るため、続々と電気自動車の開発に参入している。電気自動車の動力源は、リチウムバッテリなどのバッテリである。電気自動車のバッテリ駆動力を高めるため、電気自動車には通常相当数のバッテリセルを有するバッテリモジュールが設置され、電気自動車で使用するための十分な電力を提供する。

図１、図２及び図３を参照されたい。図１、図２及び図３は、慣用されるバッテリモジュールの上面断面図、正面断面図及び側面断面図である。図１、図２及び図３に示すように、バッテリモジュール１００は金属筐体１１、複数のバッテリセル１２、第１ホルダ１３１及び第２ホルダ１３２を含む。これらのバッテリセル１２は第１ホルダ１３１及び第２ホルダ１３２の間に収容及び固定され、これらのバッテリセル１２を備え付けた第１ホルダ１３１及び第２ホルダ１３２は金属筐体１１中に配置され、金属筐体１１がバッテリセル１２並びに第１ホルダ１３１及び第２ホルダ１３２を保護する。

バッテリモジュール１００のバッテリセル１２が充放電するとき、発熱して温度が上昇する。バッテリセル１２の充放電で生じた熱を放熱するため、通常、金属筐体１１の両側にそれぞれ送風ファン１５１及び排風ファン１５３が設置される。バッテリセル１２を収容した第１ホルダ１３１及び第２ホルダ１３２は、送風ファン１５１及び排風ファン１５３の間に配置される。送風ファン１５１は外部の冷たい空気を筐体１１内部のバッテリセル１２がある位置に向かって送り、送られた冷たい空気は発熱したバッテリセル１２を通過した後、熱い空気になる。続いて、排風ファン１５３は熱い空気を抜き取り、熱い空気を外に排出する。送風ファン１５１が送風し、排風ファン１５３が熱い空気を抜き取ることにより、充放電で発熱したバッテリセル１２の温度を低下させることができる。

従来の該バッテリセル１２は細長い形状の第１ホルダ１３１及び第２ホルダ１３２間に水平方向に同じ高さで配列されるため、送風ファン１５１が送る冷たい空気の大部分の風力は、いずれも送風ファン１５１から比較的近くにある前列のバッテリセル１２に遮られ、高い流動抵抗の現象が引き起こされる。少数の風力のみが前列のバッテリセル１２間の隙間を通過し、後列のバッテリセル１２に流動することができる。他に、第１ホルダ１３１及び第２ホルダ１３２の限られた空間範囲内に比較的多くのバッテリセル１２を備え付けるため、配列された各バッテリセル１２は互いの間の隙間が通常非常に小さく、例えば２ｍｍであり、これも高い流動抵抗の状況を引き起こし、冷たい空気がバッテリセル１２間を流動する効率が非常に悪くなる。そのため、送風ファン１５１が送った冷たい空気は、往々にして低い流動抵抗の場所しか流動することができず、例えば冷たい空気は往々にして送風ファン１５１の近くにある前列のバッテリセル１２並びに第１ホルダ１３１及び第２ホルダ１３２の外側に送られる。バッテリモジュール１００の内側領域に配列されたバッテリセル１２は冷たい空気の送風を受けるのが難しく、バッテリセル１２が充放電するとき、比較的高い温度になりやすい。

そのため、従来のバッテリモジュール１００はファン１５１、１５３を利用してバッテリセル１２への送風を行うが、これは空気の流動効率が好ましくない要因により、バッテリモジュール１００の内側領域におけるバッテリセル１２を放熱する効果が理想的ではない。

本考案の目的は、金属筐体、バッテリホルダ、複数のバッテリセル及び少なくとも１つの放熱構造を含むバッテリモジュールを提供することである。バッテリホルダはバッテリセルを収容及び固定するのに用いられ、金属筐体中に備え付けられる。放熱構造は複数の熱容器、少なくとも１つの熱伝導板及び少なくとも１つの集熱器を含む。各熱容器は、隣接する複数のバッテリセル間で保持される間隔中に挿設される。熱伝導板は熱容器及びバッテリセル間の隙間に挟まれるように設けられる。集熱器は熱伝導板の両端に設置され、金属筐体に接続される。バッテリモジュールが動作するとき、熱容器は周辺のバッテリセルの充放電で生じた熱量を蓄えるのに用いられ、熱伝導板を介して熱量は集熱器に伝導され、熱量は集熱器に集められる。続いて、集熱器に集められた熱量はさらに金属筐体に誘導されることができ、最後に、外部の空気の対流によって金属筐体の熱量は放出される。このように、バッテリセルの充放電で生じた熱量は放熱構造により放出することができ、バッテリセルが充放電動作を行うとき、比較的高温の状態にあるのを防止することができ、バッテリセルが早期に損傷するリスクを低下させる。

上記目的を達成するため、本考案は複数のバッテリセルと；複数のバッテリセルを収容及び固定するのに用いられるバッテリホルダと；放熱構造とを含むバッテリモジュールを提供する。放熱構造は、隣接する複数のバッテリセル間で保持される間隔中にそれぞれ挿設され、周辺のバッテリセルの充放電で生じた熱量を蓄えるのに用いられる複数の熱容器と；熱容器及びバッテリセル間の隙間に挟まれるように設けられる少なくとも１つの熱伝導板と；熱伝導板と接続され、熱容器が蓄えた熱量が熱伝導板を介して伝導される少なくとも１つの集熱器とを含む。

本考案の実施例において、熱伝導板はギザギザの板体である。

本考案の実施例において、熱伝導板は平板の形態の金属アルミニウム板からプレス工程又は曲げ加工工程で製造されたものである。

本考案の実施例において、熱伝導板の板体に複数の凹部を含み、各熱容器は対応する凹部中に収容される。

本考案の実施例において、熱伝導板の凹部中の空間は収容された熱容器で埋まる。

本考案の実施例において、熱容器はそれぞれ四角形、ひし形、三角形又は円形の形態の金属柱体又は金属ヒートパイプである。

本考案の実施例において、集熱器は熱伝導板両端の曲げ加工構造に配置される。

本考案の実施例において、集熱器は金属柱体又は放熱フィンである。

本考案の実施例において、バッテリモジュールは金属筐体をさらに含み、バッテリホルダ及び放熱構造は金属筐体内部に設置され、放熱構造の熱伝導板は集熱器を介して金属筐体に接続される。

本考案の実施例において、熱容器を接着剤で熱伝導板の凹部中に貼り合わせ、集熱器を接着剤で熱伝導板両端の曲げ加工構造に貼り合わせ、組み立てて放熱素子を形成する。

図１は、慣用されるバッテリモジュールの上面断面図である。 図２は、慣用されるバッテリモジュールの正面断面図である。 図３は、慣用されるバッテリモジュールの側面断面図である。 図４は、本考案のバッテリモジュールにおける実施例の上面透視図である。 図５は、図４の実施例におけるＡ－Ａ’線部分の正面断面図である。 図６は、本考案のギザギザの熱伝導板における製造過程の概要図である。 図７は、本考案の放熱構造における熱容器、集熱器及び熱伝導板の組立概要図である。 図８は、本考案のバッテリモジュールにおける別の実施例の正面断面図である。

図４及び図５を参照されたい。図４及び図５は、それぞれ本考案のバッテリモジュールにおける実施例の上面透視図及び図４の実施例におけるＡ－Ａ’線部分の正面断面図である。図４及び図５に示すように、本実施例のバッテリモジュール３００は金属筐体３１、複数のバッテリセル３２、バッテリホルダ３３及び少なくとも１つの放熱構造を含む。

バッテリホルダ３３は、第１ホルダ３３１及び第２ホルダ３３２を含む。第１ホルダ３３１及び第２ホルダ３３２は、それぞれソケット（図示せず）を含む。各バッテリセル３２の上端は第１ホルダ３３１のソケット中に嵌入させ、下端は第２ホルダ３３２のソケット中に嵌入させる。各バッテリセル３２は第１ホルダ３３１及び第２ホルダ３３２間に固定され、各バッテリセル３２は互いの間で間隔を保持することができる。本実施例において、バッテリセル３２はマトリクス配列の方式でバッテリホルダ３３中に備え付けられる。さらに、バッテリセル３２を収容及び固定するバッテリホルダ３３は金属筐体３１の内部に備え付けられ、これにより金属筐体３１がバッテリホルダ３３及びそのバッテリセル３２を保護する。

各放熱構造は、複数の熱容器３５１、熱伝導板３５３及び少なくとも１つの集熱器３５５を含む。熱容器３５１はアルミニウム製又は銅製の金属柱体又は金属ヒートパイプでもよく、その本体の外観は四角形、ひし形、三角形又は円形の形態に製造することもできる。各熱容器３５１は、隣接する複数のバッテリセル３２間で保持される間隔中に挿設される。

さらに図６を組み合わせて参照されたい。熱伝導板３５３は平板の形態の金属アルミニウム板３５３０からプレス工程又は曲げ加工工程で製造されたギザギザの板体である。このギザギザの熱伝導板３５３は複数の熱容器３５１及び複数のバッテリセル３２間の隙間に挟まれるように設けられる。さらに、このギザギザの熱伝導板３５３に複数の凹部３５３１が形成される。本考案において、凹部３５３１の深さ及びそのくぼみの形状は、熱容器３５１の外観の形態と対比して対応する設計を行う。熱容器３５１が凹部３５３１中に収容されるとき、熱容器３５１の部分構造は凹部３５３１中の空間に完全に埋まり、熱容器３５１は凹部３５３１に緊密に貼り合わされる。他に、集熱器３５５はアルミニウム製又は銅製の金属柱体又は放熱フィンでもよく、その本体の外観は三角形、四角形、ひし形又はその他の任意の形状に製造することもできる。集熱器３５５は熱伝導板３５３両端の曲げ加工構造３５３２に配置される。

好ましくは、放熱構造の熱容器３５１、熱伝導板３５３及び集熱器３５５を単一の放熱素子に組み立てることもできる。図７に示すように、組立の過程において、まず、各熱容器３５１はそれぞれ熱伝導板３５３の対応する凹部３５３１に位置を合わせ、各集熱器３５５はそれぞれ熱伝導板３５３両端の対応する曲げ加工構造３５３２に位置を合わせる。位置を合わせた後、続いて、各熱容器３５１及び各集熱器３５５はそれぞれ接着剤（例えば熱伝導接着剤）で熱伝導板３５３の凹部３５３１及び両端の曲げ加工構造３５３２に貼り合わされ、単一の放熱素子に組み立てることができる。放熱構造の熱容器３５１、熱伝導板３５３及び集熱器３５５を単一の放熱素子に組み立て、一体化素子の方式でバッテリモジュール３００のバッテリセル３２の中に配置することができ、放熱構造の取付における利便性を高める。

具体的に述べると、バッテリモジュール３００が動作するとき、各熱容器３５１はそれぞれ周囲のバッテリセル３２の充放電で生じた熱量を吸収する。続いて、熱伝導板３５３は各熱容器３５１が吸収した熱量を熱伝導板３５３両端の温度が相対的に低い集熱器３５５に伝導し、熱量は集熱器３５５に集められる。バッテリセル３２の充放電で生じた熱量は放熱構造により放出することができ、バッテリセル３２の充放電が動作するときに比較的高温の状態にあるのを防止する。

このほか、放熱構造がバッテリモジュール３００のバッテリセル３２の中に配置されるとき、放熱構造は熱伝導板３５３の両端に配置される集熱器３５５を介して金属筐体３１に接続される。バッテリモジュール３００が動作するとき、元々集熱器３５５に集められた熱量はさらに金属筐体３１に誘導されることができ、その後、金属筐体３１に誘導された熱量は外部の空気の対流により放出されることができる。当然、放熱の効果を高めるため、本考案において、慣用される技術を参考にすることもでき、金属筐体３１の両側にそれぞれ送風ファン（１５１）及び（排風ファン１５３）を設置し、送風ファン（１５１）の送風及び組み合わせた（排風ファン１５３）の排風により、金属筐体３１に集められた熱量をさらに放出する。

そのため、バッテリセル３２の充放電で生じた熱量は放熱構造により放出され、放出された熱量は放熱構造に接続された金属筐体３１により放熱することができる。このように実施に基づいて、バッテリセル３２が充放電動作を行うときに比較的高温の状態にあるのを防止することができ、これによりバッテリセル３２が損傷するリスクを低下させる。

さらに、図４、５に示すように、本考案の実施例において、熱伝導板３５３の両端に配置される集熱器３５５は、熱伝導板３５３の水平方向に沿って延伸し、金属筐体３１に接続される。又は、図８に示すように、本考案の別の実施例において、熱伝導板３５３の両端に配置される集熱器３５５は、熱伝導板３５３の垂直方向に沿って延伸し、金属筐体３１に接続される。

以上の記載は本考案の好ましい実施例に過ぎず、本考案の実施範囲を限定するものではない。本考案の実用新案登録請求の範囲に記載する形状、構造、特徴及び主旨に基づいた均等な変更及び修飾は、いずれも本考案の実用新案登録請求の範囲内に含まれるべきである。

１００ バッテリモジュール
１１ 金属筐体
１２ バッテリセル
１３１ 第１ホルダ
１３２ 第２ホルダ
１５１ 送風ファン
１５３ 排風ファン
３００ バッテリモジュール
３１ 金属筐体
３２ バッテリセル
３３ バッテリホルダ
３３１ 第１ホルダ
３３２ 第２ホルダ
３５ 放熱構造
３５１ 熱容器
３５３ 熱伝導板
３５３０ 金属アルミニウム板
３５３１ 凹部
３５３２ 曲げ加工構造
３５５ 集熱器

Claims (10)

1. 複数のバッテリセルと；
   複数の前記バッテリセルを収容及び固定するのに用いられるバッテリホルダと；
   放熱構造と；
   を含み、放熱構造が
   隣接する複数の前記バッテリセル間で保持される間隔中にそれぞれ挿設され、周辺の前記バッテリセルの充放電で生じた熱量を蓄えるのに用いられる複数の熱容器と；
   前記熱容器及び前記バッテリセル間の隙間に挟まれるように設けられる少なくとも１つの熱伝導板と；
   前記熱伝導板と接続され、前記熱容器に蓄えられた熱量が前記熱伝導板を介して伝導される少なくとも１つの集熱器と；を含むバッテリモジュール。
2. 前記熱伝導板がギザギザの板体である、請求項１に記載のバッテリモジュール。
3. 前記熱伝導板が平板の形態の金属アルミニウム板からプレス工程又は曲げ加工工程で製造されたものである、請求項２に記載のバッテリモジュール。
4. 前記熱伝導板の板体が複数の凹部を含み、各前記熱容器が対応する前記凹部中に収容される、請求項２に記載のバッテリモジュール。
5. 前記熱伝導板の前記凹部中の空間が収容された前記熱容器で埋まる、請求項４に記載のバッテリモジュール。
6. 前記熱容器がそれぞれ四角形、ひし形、三角形又は円形の形態の金属柱体又は金属ヒートパイプである、請求項１に記載のバッテリモジュール。
7. 前記集熱器が前記熱伝導板両端の曲げ加工構造に配置される、請求項４に記載のバッテリモジュール。
8. 集熱器が金属柱体又は放熱フィンである、請求項１に記載のバッテリモジュール。
9. 前記バッテリモジュールが金属筐体をさらに含み、前記バッテリホルダ及び前記放熱構造が前記金属筐体内部に設置され、前記放熱構造の前記熱伝導板が前記集熱器を介して前記金属筐体に接続される、請求項１に記載のバッテリモジュール。
10. 前記熱容器を接着剤で前記熱伝導板の前記凹部中に貼り合わせ、前記集熱器を前記接着剤で前記熱伝導板両端の前記曲げ加工構造に貼り合わせ、組み立てて放熱素子を形成する、請求項７に記載のバッテリモジュール。

Images