JP3242153B2 - バッテリモジュールの温度調節用構造体 - Google Patents

バッテリモジュールの温度調節用構造体

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Description

【発明の詳細な説明】
【産業上の利用分野】本発明は、バッテリモジュール及
びその温度調節用構造体に関し、特に各バッテリセルの
温度調節を有効に行うことができるバッテリモジュール
及びその温度調節用構造体に関する。
【０００１】
【発明の詳細な説明】
【産業上の利用分野】本発明は、バッテリモジュールの
温度調節用構造体に関し、特に各バッテリセルの温度調
節を有効に行うことができるバッテリモジュールの温度
調節用構造体に関する。
【０００３】このような湿式二次電池は、温度が高くな
ると電池の効率が低下する。従って、充放電中に生じた
熱をできるだけ除去する必要がある。
【０００４】このようなバッテリの冷却用の構造体の一
例を図10に概略的に示す。図10においてバッテリ101
は、直方体形状で前方側部に冷却媒体供給口102 と、後
方側部に排出口103 とをそれぞれ有するバッテリケース
104 と、バッテリケース104 内に配置された複数個（本
例では２列×４行）のバッテリモジュール105 （ただし
各バッテリモジュール間の接続については省略してあ
る）とからなる。このバッテリモジュール105 は、直方
体形状のバッテリセル106 を複数個 (本例では５個）並
べたものを２列に配列し、結束したものである。バッテ
リモジュール105 内の各バッテリセル106 は、接続プレ
ート107 により直列に接続されている。
【０００５】このような構造体において、冷却媒体供給
口102 から吸入された冷却媒体は、矢印で示すように、
バッテリモジュール105 間を通って、排気口103 から排
出される。
【０００６】上記構造体に使用されるバッテリモジュー
ルは、図11に示すような構造となっている。このバッテ
リモジュールでは、バッテリセルａ〜ｊのうち、端部に
位置するバッテリセルａ〜ｄは、側面が冷却媒体に晒さ
れるため、比較的効率よく冷却されるものの、内側に位
置するバッテリセルｅ〜ｊは冷却されにくいという問題
がある。そこで、各バッテリセル間に間隙を設けること
が考えられるが、そうすると充電時など電池の内圧が上
昇したときにバッテリセルが変形するという問題があ
る。この変形を防止するためには、バッテリセルのケー
ス（電槽）を肉厚にすればよいが、重量の増加や、設置
スペースの増大等につながるため好ましくない。
【０００７】一方、寒冷地や冬季には、湿式二次電池の
初期電力の低下を防止するために、逆にバッテリを加温
する必要があるが、その場合にも、吸入口から加熱媒体
を流入させることにより、ほぼ均一にバッテリセルを加
温する必要がある。
【０００８】従って本発明の目的は、各バッテリセルの
温度調節を有効に行うことができるバッテリモジュール
の温度調節用構造体を提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記目的に鑑み鋭意研究
の結果、本発明者らは、バッテリモジュールとして、複
数個のバッテリセルのそれぞれの間に垂直方向に多数の
貫通孔を有するスペーサを介在させ、その貫通孔に温度
調節用媒体を流すことにより、バッテリモジュール中の
各バッテリセルを効率よく温度調節することができ、か
つ前方側部に温度調節用媒体供給口と、後方側部に排出
口とをそれぞれ有するとともに、上部又は下部に供給口
と連通するチャンバを形成する隔壁を有し、この隔壁に
はバッテリモジュールを固定するための横方向の突条部
と、複数の貫通孔が設けられているバッテリケースの中
に、前記バッテリモジュールを複数個配置すれば、前記
供給口から流入した温度調節用媒体は、隔壁の貫通孔か
ら流出してバッテリセル間のスペーサの垂直方向の貫通
孔を流れ、もってバッテリモジュール中の各バッテリセ
ルの温度調節を効率よく行うことができることを見出
し、本発明に想到した。
【００１０】
【００１１】すなわち、本発明のバッテリの温度調節用
構造体は、垂直方向に多数の貫通孔を有するスペーサを
介在した複数個のバッテリセルからなるバッテリモジュ
ールをバッテリケース内に複数個配置してなり、前記バ
ッテリケースは、前方側部に温度調節用媒体供給口と、
後方側部に排出口とをそれぞれ有するとともに、上部又
は下部に供給口と連通するチャンバを形成する隔壁を有
し、前記隔壁は、前記バッテリモジュールの上面又は底
面の縁部と接する横方向の突条部を有し、前記突条部に
複数の第一の貫通孔が設けられているとともに、前記突
条部間の隔壁部分に複数の第二の貫通孔が設けられてお
り、前記第一の貫通孔を通過した温度調節用媒体は前記
バッテリモジュール間の空隙を垂直方向に流れ、前記第
二の貫通孔を通過した温度調節用媒体は前記バッテリモ
ジュール内の前記スペーサの貫通孔内を垂直方向に流れ
ることを特徴とする。
【００１２】
【実施例】以下、本発明を詳細に説明する。図１乃至図
３に例示したバッテリ１は、直方体形状のバッテリケー
ス２内にバッテリモジュール３を２列×４行に配置して
なる（ただし各バッテリモジュール間の接続については
省略してある）。これらのバッテリモジュール３間に
は、縦方向（床面に平行で、温度調節用媒体供給口４か
ら排気口５への方向：Ｘ方向）の間隙ｘと、横方向 (床
面に平行で、上記縦方向と直角なす方向：Ｙ方向）の間
隙ｙとが形成されている。なお、図１においてはバッテ
リケース２の天井面は、説明の便宜上省略してある。
【００１３】図２、図４、図５及び図６に例示するよう
に、バッテリモジュール３は、直方体形状のバッテリセ
ル31を複数個 (本実施例においては５個）並べて、それ
ぞれの間に垂直方向に多数の貫通孔を有するスペーサ35
を挿入したものを複数列（２列）に配列し、その外周に
押さえ部材36と、固定部材32を複数組取り付け、それぞ
れをボルト33により固着することにより、結束したもの
である。バッテリモジュール３内の各バッテリセル31の
電極は、接続プレート34により直列に接続されている。
ここで、上記スペーサ35は、バッテリセル31の内圧の上
昇に伴う変形を防止するとともに、後述するように温度
調節用媒体をその貫通孔内に導入して各バッテリセル31
の温度を調節する作用を有する。なお、図４においては
説明の便宜上、１個のバッテリセルと１枚のスペーサを
図示してある。
【００１４】貫通孔を有するスペーサ35は、十分な機械
的強度及び貫通孔径を有していれば、その構造は特に制
限されない。例えば、薄いコルゲート板又は波板の両側
に薄い板材を貼り付けてなる構造のものでもよい。スペ
ーサ35の貫通孔の高さａと、バッテリセルの厚みｂとの
比ａ／ｂは0.1 以下が好ましい。ａ／ｂが0.1 を超える
と冷却性は向上するものの、モジュールの体積効率が低
下し、大きなスペースを要するため好ましくない。ａ／
ｂが0.1 以下でも、本発明の構造体によれば、十分な冷
却性を得ることができる。また、１個の貫通孔を形成す
るスペーサ35の面積Ｓ（Ａ×Ｌ）と、貫通孔の面積ｓ
（ａ×ｌ）との比ｓ／Ｓは、0.3 以上が好ましい。ｓ／
Ｓが0.3 未満では、強度は向上するものの、重量が増加
してしまうため好ましくない。
【００１５】このようなバッテリモジュールを複数個有
する本発明の温度調節用構造体は、バッテリケース２の
前方側部に温度調節用媒体供給口４と、後方側部に排気
ファン５を有する排気口６とを有するとともに、バッテ
リモジュール３の下部に供給口４と連通するチャンバ８
を形成する隔壁７を有する。
【００１６】図７及び図８に示すように、隔壁７には横
方向の突条部９が形成されており、隣接する突条部９の
間の隔壁部分には多数の貫通孔71が形成されている。そ
のため、チャンバ８内に流入した温度調節用媒体は、貫
通孔71から流出する。また、本実施例においては、突条
部９の中央部にも、長手方向に沿って複数の貫通孔91が
形成されている。さらにケースの縦方向（Ｘ方向）に沿
って突条部を設け、その突条部にも長手方向に貫通孔を
設けることができる。この隔壁７及び突条部９に設けら
れる貫通孔71及び91の面積率は、バッテリモジュールの
冷却効率を最高にするために適宜設定できる。
【００１７】このような構造体による温度調節を、温度
調節用媒体として冷却媒体を用いる場合を例にとって説
明する。
【００１８】各バッテリモジュール３は、その底面の縁
部が、貫通孔91を塞がないように、突条部９の上面縁部
に当接している。そのため、各モジュール３間には縦横
に空隙ができる。また図８に示すように、隔壁７と、隣
接する突条部９と、各モジュール３の底面とにより、空
間100 が形成され、その空間100 に貫通孔71及びスペー
サ35の貫通孔が開口する。
【００１９】供給口４から供給された冷却媒体は、チャ
ンバ８内に流入し、隔壁７の貫通孔71及び91から流出す
る。貫通孔71から空間100 内に流出した冷却媒体（図８
中に矢印で示す）は、バッテリモジュール３のスペーサ
35の垂直方向の貫通孔内を流通し、個々のバッテリセル
を冷却する。
【００２０】また、突条部９の貫通孔91から流出した冷
却媒体（図２及び図８中に矢印で示す）は、バッテリモ
ジュール３の横方向の間隙ｙに流入し、そこを上方（Ｚ
方向）に流れて、各バッテリモジュールを側面から冷却
する。なお、縦方向の間隙ｘと、横方向の間隙ｙとの交
点付近における貫通孔91から流出した冷却媒体は、一部
縦方向 (Ｘ方向）に流れるが、その量はほんの僅かであ
る。また、縦方向の間隙ｘ内から流出した冷却媒体は、
一部縦方向 (Ｘ方向）に流れるが、その量は全流入量に
対して僅かである。
【００２１】このようにして、各モジュール３内のスペ
ーサ35及びバッテリモジュール間の間隙ｘを通過した冷
却媒体は、上部空間11に流入し、そこから排気ファン５
により排気口６へと流れてバッテリケース２外に排出さ
れる。
【００２２】このように、スペーサ35をバッテリセル間
に挿入してなるバッテリモジュールを有する本発明の温
度調節用構造体では、貫通孔71からの媒体が、スペーサ
35の垂直方向の多数の貫通孔内を流通し、個々のバッテ
リセルの温度を調節することになるので、バッテリモジ
ュール中の各バッテリセルの温度調節を有効に行うこと
ができる。また、本実施例のように突条部９にも貫通孔
を形成することにより貫通孔91からの冷却媒体が、バッ
テリモジュール全体の温度を調節し、各バッテリモジュ
ールの冷却を有効に行うことが可能となる。
【００２３】以上、本発明を添付図面を参照して説明し
てきたが、本発明はこれに限定されることなく、本発明
の思想を逸脱しない限り種々の変更が可能である。例え
ば、冷却媒体の流れる方向は本実施例のように上向きで
ある必要はなく、逆に下向きであってもよい。また図９
に示すように突条部９を横方向に設けるとともに縦方向
にも設けてバッテリモジュールを取り囲むような碁盤目
状とすれば、貫通孔71から流出した冷却媒体がスペーサ
35の貫通孔内を流れる割合をより一層増加させることが
できる。さらに、上記実施例においては、貫通孔71及び
91を円形としたが、貫通孔の形状はこれに限定されず、
三角形、四角形、さらにはスリット状等であってもよ
い。
【００２４】なお、本実施例においては、冷却媒体を流
通させた場合を例にして説明してきたが、寒冷地や冬季
には、上記構造において冷却媒体吸入口から加熱媒体を
流通させることにより、低温による湿式二次電池の初期
電力の低下を防止するようにしてもよい。
【００２５】
【発明の効果】以上詳述した通り、本発明のバッテリモ
ジュールの温度調節用構造体は、垂直方向に多数の貫通
孔を有するスペーサを介在した複数個のバッテリセルか
らなるバッテリモジュールを有し、各バッテリセル間に
介在させたスペーサの貫通孔内に温度調節用媒体を流通
させるとともに、各バッテリモジュール間にも温度調節
用媒体を流通させる構造を有するので、バッテリモジュ
ール中の各バッテリセルの温度調節を有効に行うことが
できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のバッテリの温度調節用構造体の一例を
示す平面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ断面図である。
【図３】図１のＢ−Ｂ断面図である。
【図４】本発明のバッテリモジュールの一例を示す斜視
図である。
【図５】本発明のバッテリモジュールの一例を示す平面
図である。
【図６】本発明のバッテリモジュールの一例を示す部分
拡大図である。
【図７】図２における隔壁を示す部分平面図である。
【図８】温度調節用媒体の流通状態を示す部分拡大断面
図である。
【図９】本発明のバッテリの温度調節用構造体の隔壁の
他の例を示す平面図である。
【図１０】従来のバッテリの温度調節用構造体の一例を
示す平面図である。
【図１１】従来のバッテリモジュールの一例を示す平面
図である。
【符号の説明】
１、101 ・・・バッテリ ２、104 ・・・バッテリケース ３、105 ・・・バッテリモジュール ４、102 ・・・温度調節用媒体供給口 ５・・・排気ファン ６、103 ・・・排気口 ７・・・隔壁 ８・・・チャンバ ９・・・突条部 11・・・上部空間 31、106 ・・・バッテリセル 32・・・固定部材 33・・・ボルト 34、107 ・・・接続プレート 35・・・スペーサ 36・・・押さえ部材 71、91・・・貫通孔
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01M 10/50 H01M 2/02 H01M 2/10

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 垂直方向に多数の貫通孔を有するスペー
    サを介在した複数個のバッテリセルからなるバッテリモ
    ジュールをバッテリケース内に複数個配置してなるバッ
    テリの温度調節用構造体であって、前記バッテリケース
    は、前方側部に温度調節用媒体供給口と、後方側部に排
    出口とをそれぞれ有するとともに、上部又は下部に供給
    口と連通するチャンバを形成する隔壁を有し、前記隔壁
    は、前記バッテリモジュールの上面又は底面の縁部と接
    する横方向の突条部を有し、前記突条部に複数の第一の
    貫通孔が設けられているとともに、前記突条部間の隔壁
    部分に複数の第二の貫通孔が設けられており、前記第一
    の貫通孔を通過した温度調節用媒体は前記バッテリモジ
    ュール間の空隙を垂直方向に流れ、前記第二の貫通孔を
    通過した温度調節用媒体は前記バッテリモジュール内の
    前記スペーサの貫通孔内を垂直方向に流れることを特徴
    とするバッテリの温度調節用構造体。
  2. 【請求項２】 請求項１に記載のバッテリの温度調節用
    構造体において、前記隔壁がさらに前記バッテリモジュ
    ールの上面又は底面の縁部と接する縦方向の突条部を有
    し、前記縦方向の突条部に前記温度調節用媒体を前記バ
    ッテリモジュール間の空隙に垂直方向に流すための第三
    の貫通孔が設けられていることを特徴とするバッテリの
    温度調節用構造体。
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