JP4086491B2

JP4086491B2 - Power supply module and power supply unit incorporating the power supply module

Info

Publication number: JP4086491B2
Application number: JP2001303737A
Authority: JP
Inventors: 正一遠矢; 亮策伊澤; 和之奧
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 2001-09-28
Filing date: 2001-09-28
Publication date: 2008-05-14
Anticipated expiration: 2021-09-28
Also published as: JP2003109675A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、主としてハイブリッドカーや電気自動車に搭載されて、自動車を走行させるモーターを駆動する電源モジュールとこの電源モジュールを内蔵する電源装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ハイブリッドカーや電気自動車の電源モジュールは、極めて大きな電流で充放電される。たとえば、自動車がスタートするときや加速するとき、電源モジュールからモーターに電力を供給して加速するので、極めて大きな電流が流れる。さらに、急ブレーキをかけて回生制動するときや長い坂道を回生制動でブレーキをかけながら下りるとき、大きな電流で充電される。また、夏期の極めて暑い状態で使用されることもある。このため温度が極めて高くなることがある。電源モジュールは、二次電池やスーパーキャパシタを直列に接続したもので、温度が高くなると性能が低下してしまう。このため、最高温度を低くするために、電池やスーパーキャパシタを効率よく冷却することが大切である。
【０００３】
電源モジュールを強制的に冷却するために、種々の構造のものが開発されている。複数の電源モジュールをケースに収納して、各々の電源モジュールを均等に冷却するための構造は、たとえば、特開平１０−２７００９５号公報に記載される。この公報に記載される電源装置は、図１の断面図に示すように、ホルダーケース３０の下部を空気の流入口３２として、上部を排出口３３とする。下部の流入口３２から上部の排出口３３に空気が流動されて、ケース内の収納室に収納している電源モジュール３１を冷却する。ホルダーケース３０は、内部の収納室に、電源モジュール３１の表面に流す空気の流速を調整するための冷却調整フィン３４を配設している。
【０００４】
この構造の電源装置は、ホルダーケースの上部に配設される電源モジュールの表面を流れる空気の流速を制御して電源モジュールを均一に冷却する。冷却調整フィンは、上部の電源モジュール表面の空気の流速を下部よりも速くするために、冷却調整フィンと電源モジュールとの間の空気の流動隙間を、上方に向かって次第に狭くしている。流動隙間が狭くなると、空気の流速は速くなるからである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
この構造の電源装置は、冷却調整フィンで空気の流動状態を調整して電源モジュールを効率よく冷却する。ただ、この構造は、電源モジュールの表面を全体的に均一に冷却することはできても、電源モジュールを構成している二次電池やスーパーキャパシタ等の電力素子を直接的に効率よく冷却することはできない。二次電池やスーパーキャパシタは、内部で発熱する。このため、電源モジュールの表面を強制的に冷却しても、必ずしも電源モジュールの内部温度を低くできない。電源モジュールの内部温度は、その表面を冷却して間接的に冷却される。発熱した電源モジュールは、表面よりも内部温度が高くなる。電源モジュールは熱の影響で劣化するので、いかにして全体の温度を低くできるかが大切である。したがって、有効に冷却するのが極めて難しくて、温度が非常に高くなる電力素子の内部こそ、効率よく冷却することが大切である。
【０００６】
二次電池やスーパーキャパシタは、外装缶を薄くして、内部の熱を有効に外側表面に伝導できる。しかしながら、薄い外装缶は充分な強度にできず、内圧で膨れたり、あるいは破壊しやすくなる欠点がある。とくに二次電池は、大電流で充放電するときに内圧が上昇することがある。このため、充分な強度のある厚さに設計する必要がある。
【０００７】
本発明の重要な目的は、電力素子の内部まで有効に冷却できる電源モジュールとこの電源モジュールを備える電源装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の電源モジュールは、二次電池またはコンデンサである柱状の電力素子２と、この電力素子２の表面に密着して装着される放熱フィン５とを備える。放熱フィン５は、電力素子２の表面に密着して固定される本体部５ａと、この本体部５ａに連結されてなる複数のフィン部５ｂとを有する。電力素子２の外周に密着している放熱フィン５は、柱状の電力素子２の軸方向に対して垂直方向に分割してなる複数の放熱ユニット５Ａで構成されている。電源モジュールは、電力素子２の外周を複数の放熱ユニット５Ａで囲んでおり、電力素子２の外周を囲む複数の放熱ユニット５Ａが連結材６で連結されている。また、電力素子２と放熱フィン５との間に緩衝被膜を設けている。この緩衝被膜によって、放熱フィン５の本体部５ａをより広い接触面積で電力素子２の表面に密着できるので、熱伝導をよくして効率よく放熱できる。
【０００９】
電力素子２は、円筒型電池とすることができる。放熱フィン５は、輪郭を四角形とすることができる。ただし、本明細書において、放熱フィン５の輪郭とは、放熱フィン５を電力素子２の軸方向から見たときの外側の線を意味するものとする。電力素子２の外周を囲む放熱フィン５は、ふたつの放熱ユニット５Ａに分割することができる。さらに、電源モジュールは、複数の電力素子２を縦方向に直線状に連結して、各々の電力素子２に、互いに分離してなる放熱フィン５を固定することができる。
【００１０】
さらに、本発明の電源モジュールは、連結材６を弾性リング６Ａとし、放熱ユニット５Ａの端部に弾性リング６Ａを案内するガイド溝１３を設けて、このガイド溝１３に弾性リング６Ａを入れて、複数の放熱ユニット５Ａを電力素子２の表面に密着させることができる。この連結材６は、極めて簡単に複数の放熱ユニット５Ａを電力素子２の表面に連結できる。さらに、本発明の電源モジュールは、連結材６を止ネジ６Ｂとし、放熱ユニット５Ａに連結リブ１４を設けて、連結リブ１４を止ネジ６Ｂで連結して、複数の放熱ユニット５Ａを電力素子２の表面に密着させることもできる。この連結材６は、複数の放熱ユニット５Ａを電力素子２に強固に連結できる。
【００１１】
さらに、本発明の電源モジュールは、緩衝皮膜を絶縁被膜に兼用することができる。この電源モジュールは、絶縁被膜が放熱フィン５を電力素子２から絶縁するので、放熱フィン５を金属製として効率よく放熱できると共に、放熱フィン５に金属等が接触してもショートすることがなく、安全に使用できる特長がある。
【００１２】
さらに、本発明の電源モジュールは、電力素子２の外周に密着してなる複数の放熱ユニット５Ａの間に隙間９を設けることができる。この電源モジュールは、電力素子２の外装缶２ａの外径に多少の誤差があっても、この隙間９で誤差を吸収しながら、放熱ユニット５Ａを電力素子２の表面に確実に密着できる。さらにまた、本発明の電源モジュールは、放熱ユニット５Ａの本体部５ａとフィン部５ｂとを、アルミダイキャストで一体的に成形することができる。
【００１３】
本発明の電源モジュールを内蔵する電源装置は、二次電池またはコンデンサである複数の電力素子２を縦方向に直線状に並べて金属製のジョイントキャップ３で連結固定してなる複数の電源モジュール１をケース２０の収納室２１に内蔵している。ジョイントキャップ３は、第１接続部３Ａと、第２接続部３Ｂとを有しており、ジョイントキャップ３の第１接続部３Ａは、連結している一方の電力素子２の第１電極２Ａに固定され、第２接続部３Ｂは、他方の電力素子２の第２電極２Ｂに固定されている。この電源モジュール１は、電力素子２に固定してなる放熱フィン５を備え、この放熱フィン５は、電力素子２の表面に密着して固定される本体部５ａ、この本体部５ａに連結されてなる複数のフィン部５ｂとを有する。さらに、電力素子２の外周に密着している放熱フィン５は、柱状の電力素子２の軸方向に対して垂直方向に分割してなる複数の放熱ユニット５Ａで構成されている。電源モジュール１は、電力素子２の外周を複数の放熱ユニット５Ａで囲んでおり、電力素子２の外周を囲む複数の放熱ユニット５Ａを連結材６で連結している。さらに、電力素子２と放熱フィン５との間に緩衝被膜を設けている。さらにまた、電源装置は、ケース２０の収納室２１に冷却空気を送風して電源モジュール１を冷却している。
【００１４】
放熱フィン５のフィン部５ｂは、電力素子２の軸方向に対して直交する面内に配設することができる。さらに、電源装置は、電力素子２を円筒型電池でとして、放熱フィン５の輪郭を四角形とすることができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。ただし、以下に示す実施例は、本発明の技術思想を具体化するための電源モジュールと電源装置を例示するものであって、本発明は電源モジュールと電源装置を以下のものに特定しない。
【００１６】
さらに、この明細書は、特許請求の範囲を理解しやすいように、実施例に示される部材に対応する番号を、「特許請求の範囲の欄」、および「課題を解決するための手段の欄」に示される部材に付記している。ただ、特許請求の範囲に示される部材を、実施例の部材に特定するものでは決してない。
【００１７】
図２に示す電源モジュール１は、図３に示すように、複数の電力素子２を金属製のジョイントキャップ３で縦１列に連結して、電力素子２に放熱フィン５を固定している。電力素子２は、ニッケル−水素電池、ニッケル−カドミウム電池、リチウムイオン二次電池等の二次電池、あるいは静電容量の大きなスーパーキャバシタである。図２の電源モジュール１は、円筒型の二次電池を金属製のジョイントキャップ３で直線状に連結している。電源モジュール１の両端には、正極端子と負極端子からなる電極端子７を連結している。
【００１８】
ジョイントキャップ３は、図３の分解斜視図に示すように、縦に連結している一方の電力素子２の第１電極２Ａに固定される第１接続部３Ａと、他方の電力素子２の第２電極２Ｂに接続される第２接続部３Ｂとを有する。第１接続部３Ａと第２接続部３Ｂは、隣接して連結される電力素子２に固定されて、隣接する電力素子２を縦に連結する。第１接続部３Ａは円板状で、電力素子２である円筒型電池の正極にスポット溶接して固定される。円板状の第１接続部３Ａは、円筒型電池の凸部電極である正極に溶接するプロジェクションを設け、プロジェクションを正極にスポット溶接して確実に固定される。ジョイントキャップ３と電力素子２である円筒型電池とのショートを阻止するために、ジョイントキャップ３と電力素子２である円筒型電池との間に、絶縁キャップ４を挟着している。絶縁キャップ４は、ジョイントキャップ３と電力素子２である円筒型電池の間に積層して固定される。
【００１９】
さらに、ジョイントキャップ３は、第１接続部３Ａの外周に第２接続部３Ｂを設けている。第２接続部３Ｂは筒状で、内側に円筒型電池を挿入して、電力素子２である円筒型電池の負極である外装缶２ａにスポット溶接して固定している。筒状の第２接続部３Ｂにも、第１接続部３Ａと同じように、内面にプロジェクションを設け、ここを円筒型電池の外装缶２ａにスポット溶接して確実に固定できる。筒状の第２接続部３Ｂは、電力素子２の縦方向に伸びるスリット８を設けて複数に分割している。分割された各々の第２接続部３Ｂは、弾性的に電力素子２である円筒型電池の外装缶２ａに押圧される。このため、分割している第２接続部３Ｂにプロジェクションを設けて、電力素子２に確実にスポット溶接できる。
【００２０】
さらに、図２に示す電源モジュール１は、電力素子２に放熱フィン５を固定している。この電源モジュール１は、電力素子２の外周に、複数の放熱ユニット５Ａを囲むように固定している。電力素子２の外周を囲む複数の放熱ユニット５Ａは、連結材６で連結されて、電力素子２に固定される。放熱フィン５は、電力素子２の表面に密着するように固定されて、電力素子２を効率よく冷却する。図２と図４に示す放熱フィン５は、本体部５ａと複数のフィン部５ｂとからなる。本体部５ａは、電力素子２の表面に密着して固定される部分である。フィン部５ｂは、本体部５ａに連結されて本体部５ａに伝導される熱を有効に放熱する。放熱フィン５は、図２に示すように、柱状の電力素子２の軸方向に分割されてなる複数の放熱ユニット５Ａで構成される。図の電源モジュール１は、放熱フィン５を軸方向に２分割してふたつの放熱ユニット５Ａとし、ふたつの放熱ユニット５Ａで電力素子２の外周のほぼ全体を囲んでいる。ただ、図示しないが、放熱フィンを３つ以上に分割された放熱ユニットとして、電力素子の外周を３つ以上の放熱ユニットで囲む構造とすることもできる。
【００２１】
図の放熱フィン５は、本体部５ａを電力素子２の表面に沿う形状としている。図２と図３の電源モジュール１は、電力素子２を円筒型とするので、図４と図５に示すように、本体部５ａを円柱に沿う形状としている。ただ、図６に示すように、電力素子２は角型とすることもできる。角型電力素子２として、角型二次電池が開発されている。角型の電力素子２に固定する放熱フィン５は、図６の断面図に示すように、本体部５ａを、角筒を軸方向に分割した形状とする。
【００２２】
本体部５ａは、円筒型電池の表面にできるかぎり広い面積で密着される。電力素子２の表面に広い面積で密着する本体部５ａは、電力素子２の熱を有効に伝導できる。円筒型の電力素子２は、外径にわずかな誤差がある。この誤差を吸収するために、電力素子２の外周に密着している複数の放熱ユニット５Ａは、隣接する放熱ユニット５Ａとの対向面にわずかに隙間９を設けている。この隙間９は、最も細い電力素子２に複数の放熱ユニット５Ａを固定して、０以上となるように設定される。電力素子２の誤差は、外径によって一定ではない。放熱ユニット５Ａ間の隙間９は、電力素子２の太さによって一定ではないが、たとえば、電力素子２に固定される状態で、隣接する放熱ユニット５Ａの間に０．１〜５ｍｍ、好ましくは０．２〜３ｍｍの隙間９ができるようにすると、誤差がある電力素子２に放熱ユニット５Ａを密着できる。
【００２３】
さらに、電力素子２の外径の誤差を吸収するために、電力素子２の表面に緩衝被膜を設けることもできる。緩衝被膜は、硬化する状態でゴム状弾性を示す塗料を塗布して設け、あるいは可撓性のプラスチックフィルムで被覆して設けることができる。可撓性のプラスチックフィルムには、熱収縮チューブが使用できる。緩衝被膜は、電力素子２と放熱ユニット５Ａとの間に挟着されて弾性的に変形する。緩衝被膜が変形すると、放熱ユニット５Ａの本体部５ａと電力素子２との接触面積が大きくなる。
【００２４】
緩衝被膜は、絶縁被膜に兼用できる。絶縁被膜に兼用される緩衝被膜は、ゴム状弾性の塗料やプラスチックフィルムに、可撓性と絶縁特性の両特性のあるものを使用する。熱収縮チューブは、両特性を有するので、絶縁被膜と緩衝被膜に使用できる。図２に示すように、複数の電力素子２を直線状に連結している電源モジュール１は、電力素子２を直線状に連結する状態で、全ての電力素子２を連続する熱収縮チューブ１０で被覆し、その後、電力素子２の表面に放熱フィン５を固定して能率よく製作できる。絶縁被膜である熱収縮チューブ１０は、放熱フィン５を電力素子２から絶縁するので、この構造の電源モジュール１は、放熱フィン５に金属等が接触してもショートすることがなく、安全に使用できる特長がある。
【００２５】
フィン部５ｂは、本体部５ａに伝導される熱を有効に放熱する。フィン部５ｂの放熱量は、面積を大きくすると大きくなる。放熱面積を大きくするために、本体部５ａには複数のフィン部５ｂを固定している。フィン部５ｂは、有効に熱伝導するように本体部５ａに連結される。図の放熱ユニット５Ａは、全体をアルミダイキャストで一体的に成形して、フィン部５ｂを本体部５ａに連結している。この放熱ユニット５Ａは、本体部５ａの熱を有効にフィン部５ｂに伝導できる。複数枚のフィン部５ｂは、その間にスムーズに冷却空気を通過できるように、互いに平行に本体部５ａに固定される。さらにフィン部５ｂは、本体部５ａに直交するように固定される。図２と図４の放熱ユニット５Ａは、フィン部５ｂを横向きに固定しているが、図７に示すように、フィン部５ｂを縦向き、放射状に固定することもできる。フィン部５ｂを放射状に固定する放熱ユニット５Ａは、アルミニウムを引き抜き加工して、能率よく多量生産できる。これ等の構造の放熱フィン５は、フィン部５ｂの間に冷却用の空気を強制的に送風して、電力素子２を効率よく冷却できる。
【００２６】
図２と図４の放熱フィン５は、フィン部５ｂの外形を四角形としており、電源モジュール１の軸方向から見た輪郭を四角形としている。この構造の放熱フィン５は、図１２に示すように、ケース２０の収納室２１にスペース効率よく収納して、電力素子２を有効に冷却できる。箱型のケース２０は内部に直方体の収納室２１ができる。直方体の収納室２１には、四角形のフィン部５ｂのある放熱フィン５を無駄なスペースができないように収納できる。このため、決められた体積の収納室２１で、フィン部５ｂの面積をできるかぎり大きくして有効に放熱できる。図のフィン部５ｂは、四角形でコーナー部を所定の曲率半径で湾曲させる形状としている。このフィン部５ｂは、コーナー部の変形を有効に防止できると共に、尖っていないので安全に取り扱いできる特長もある。
【００２７】
電源モジュール１は、電力素子２の温度を検出する温度センサー１５が固定される。温度センサー１５は、ホルダー１１を介して電力素子２の表面に配設される。温度センサー１５を装着するホルダー１１を固定するために、図２と図４の放熱フィン５は、フィン部５ｂの外周に、ホルダー１１を固定する凹部１２を設けている。ホルダー１１が放熱フィン５に固定される状態を図２に示している。この図のホルダー１１は、弾性金属板をプレス加工して製作され、フィン部５ｂを弾性的に挟着する側壁１１Ａを両側に有する。この側壁１１Ａでフィン部５ｂを挟着して、放熱フィン５に固定される。さらに、ホルダー１１は、温度センサー１５を電力素子２の表面に接触させるためのアーム部１１Ｂを有する。アーム部１１Ｂは、先端の内面に温度センサー１５を固定しており、先端部分を電力素子２に向かって折曲している。この形状のアーム部１１Ｂは、先端に固定された温度センサー１５を確実に電力素子２の表面に接触できる。とくに、弾性金属板であるホルダー１１は、アーム部１１Ｂの弾性で、温度センサー１５を電力素子２の表面に押圧できるので、電力素子２の表面温度を正確に検出できる特長がある。ホルダー１１は、側壁１１Ａでフィン部５ｂを挟着して放熱フィン５に装着される。さらに、ホルダー１１は、フィン部５ｂに設けている凹部１２に入れられて、フィン部５ｂから突出しないように放熱フィン５に固定される。この構造のホルダー１１は、温度センサー１５を簡単に電力素子２に固定できる特長がある。
【００２８】
連結材６は、複数に分割している放熱ユニット５Ａを連結して電力素子２の表面に固定する。図２の電源モジュール１は、連結材６を弾性リング６Ａとする。弾性リング６Ａは、図８に示すように、弾性変形できる金属、すなわちバネ材を、一部が除去されたリング状としている。弾性リング６Ａの先端は、わずかに外側に湾曲している。放熱ユニット５Ａにスムーズに装着するためである。この弾性リング６Ａで連結される放熱ユニット５Ａは、本体部５ａの両端部に、弾性リング６Ａを案内するガイド溝１３を設けている。この電源モジュール１は、ガイド溝１３に弾性リング６Ａを入れて、複数の放熱ユニット５Ａを電力素子２の表面に固定する。したがって、極めて簡単に電力素子２の表面に放熱ユニット５Ａを固定できる。また、弾性リング６Ａは、弾性的に本体部５ａを電力素子２の表面に押圧するので、本体部５ａを電力素子２の表面に隙間なく密着する状態に保持する。このことは、電力素子２の熱を本体部５ａに有効に伝導させる。
【００２９】
連結材６は、止ネジも使用できる。図９の電源モジュール１は、連結材６に止ネジ６Ｂを使用する。この図に示す放熱ユニット５Ａは、止ネジ６Ｂで連結される連結リブ１４を本体部５ａに設けている。連結リブ１４は、隣接する放熱ユニット５Ａとの境界に対向するように設けられる。止ネジ６Ｂは、隣接して配設される放熱ユニット５Ａの連結リブ１４を貫通して放熱ユニット５Ａを連結する。
【００３０】
図１０ないし図１３は、電源モジュール１を内蔵する電源装置を示す。これ等の図に示す電源装置は、図２に示す構造の電源モジュール１をケース２０の収納室２１に内蔵している。図１１と図１２のケース２０は、収納室２１の内形を、放熱フィン５の外形にほぼ等しくしている。ただ、収納室の内形は、放熱フィンの外形よりも大きくすることもできる。ケース２０は、収納室２１に電源モジュール１を内蔵して、電力素子２と収納室２１との内面に空気ダクト２２ができる。収納室２１の空気ダクト２２に強制的に空気が送風されて、電力素子２は冷却される。図１２のケース２０は、収納室２１の内形を、放熱フィン５の外形よりもわずかに大きくしている。このケース２０は、収納室２１に強制送風して、放熱フィン５を介して電力素子２全体を均一に冷却する。
【００３１】
さらに、ケース２０は、空気の流入口２３と排出口２４を収納室２１に連通して設けている。流入口２３から流入される空気は、収納室２１を通過して電力素子２を冷却して排出口２４から排出される。図のケース２０は、収納室２１の上方に流入口２３を設けて、下方に排出口２４を設けている。流入口２３と排出口２４は、電源モジュール１の軸方向に伸びるスリット状として開口される。
【００３２】
さらに、図１２と図１３に示す電源装置は、ケース２０の流入口２３側の表面に、空気の流入ダクト２５を設けて、この流入ダクト２５にファン２６を連結している。このファン２６は、流入ダクト２５に空気を強制的に供給する。図１３に示す電源装置は、複数個のファン２６を、ケース２０の表面に対向して均等に配設して、スリット状の流入口２３から均一に空気を流入できるようにしている。流入ダクト２５に供給された空気は、各々の流入口２３に分流されて、収納室２１の空気ダクト２２に強制的に送風される。ただ、電源装置は、ケースの排出口側に排出ダクトを設けて、この排出ダクトにファンを連結することもできる。この電源装置は、ファンで排出ダクトの空気を強制的に吸引して、収納室の空気ダクトに空気を通過させる。さらに、電源装置は、流入ダクトと排出ダクトの両方を設けて、一方あるいは両方のダクトにファンを連結して強制的に空気を流動させることもできる。このように、流入ダクト２５や排出ダクトを有する電源装置は、空気の流入位置や排出位置を特定できる特長がある。
【００３３】
さらに、図に示す電源装置は、ケース２０に開口された流入口２３と排出口２４に対して放熱フィン５のフィン部５ｂが直交するように電源モジュール１を配置している。ケース２０の収納室２１は、電力素子２に固定している放熱フィン５のフィン部５ｂで複数の領域に分割される。フィン部５ｂは、スリット状の流入口２３と排出口２４の縦方向に離して配列される。この構造は、電力素子２全体を均一に冷却できる特長がある。それは、複数に分割された各々の空気ダクト２２に均等に空気を流入して、収納室２１内の一部に空気溜りができるのを防止できるからである。放熱フィン５で分割されない広い空気ダクト２２に空気を流入させると、局部的に空気溜りができて、全体に空気を均一に流すのが難しい。しかしながら、収納室２１を放熱フィン５で複数に分割すると、分割された空気ダクト２２に流入される空気は、空気溜りができることなく通過して、電力素子２と放熱フィン５を効率よく冷却する。とくに、放熱フィン５の外周を収納室２１の内面に接触ないし接近する構造は、電力素子２全体をより均一に冷却できる。放熱フィン５が、空気漏れを少なくして、空気ダクト２２を複数に分割できるからである。ただ、放熱フィンの外形を収納室の内形よりも小さくしても、放熱フィンは流入口から流入する空気を均一にガイドして流すことができる。このため、放熱フィンで電力素子を均一に冷却する効果はある。
【００３４】
【発明の効果】
本発明の電源モジュールとこの電源モジュールを備える電源装置は、電力素子の内部まで有効に冷却できる特長がある。それは、本発明の電源モジュールが、複数のフィン部を有する放熱フィンを電力素子の表面に装着しており、この放熱フィンを柱状の電力素子の軸方向に分割してなる複数の放熱ユニットで構成すると共に、電力素子の外周を囲む複数の放熱ユニットを連結材で連結しているからである。この構造の電源モジュールは、電力素子の外装缶に固定される放熱フィンによって空気と接触する冷却面積を広くできるので、この放熱フィンから効率よく放熱して内部まで有効に冷却できる。
【００３５】
とくに、本発明の電源モジュールは、放熱フィンを複数の放熱ユニットで構成しているので、極めて簡単に電力素子の外周に連結できる特長がある。それは、柱状の電力素子の外周を複数の放熱ユニットで囲むと共に、これらの放熱ユニットを連結材で連結することによって放熱フィンを電力素子の表面に密着できるからである。このように、放熱フィンを、簡単かつ容易に電力素子の外周に連結できる電源モジュールは、放熱フィンの連結にかかる手間を省いて能率よく製造できる。さらに、本発明の電源モジュールは、分割された放熱ユニットを連結材で電力素子に連結するので、各々の放熱ユニットを電力素子の表面により密着する状態で連結できる特長もある。このように、電力素子の表面に密着する放熱フィンは、内部の熱を有効に伝導させて効率よく放熱できる。しかも、複数の放熱ユニットを連結材で連結する構造は、放熱ユニットや電力素子の外装缶に高い精度が要求されないので、製造コストを低減して安価に多量生産できる特長もある。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の電源装置の断面図
【図２】本発明の一実施例にかかる電源モジュールの斜視図
【図３】図２に示す電源モジュールの分解斜視図
【図４】図２に示す電源モジュールの放熱フィンを示す拡大斜視図
【図５】図２に示す電源モジュールの横断面図
【図６】本発明の他の実施例にかかる電源モジュールの横断面図
【図７】放熱フィンの他の一例を示す断面図
【図８】放熱フィンを電力素子に固定する連結材の一例を示す拡大斜視図
【図９】放熱フィンを電力素子に固定する連結材の他の一例を示す断面図
【図１０】本発明の一実施例にかかる電源モジュールを内蔵する電源装置の斜視図
【図１１】図１０に示す電源装置の内部構造を示す斜視図
【図１２】図１０に示す電源装置の内部構造を示す横断面図
【図１３】図１０に示す電源装置の内部構造を示す縦断面図
【符号の説明】
１…電源モジュール
２…電力素子２Ａ…第１電極２Ｂ…第２電極
２ａ…外装缶
３…ジョイントキャップ３Ａ…第１接続部３Ｂ…第２接続部
４…絶縁キャップ
５…放熱フィン５Ａ…放熱ユニット
５ａ…本体部５ｂ…フィン部
６…連結材６Ａ…弾性リング６Ｂ…止ネジ
７…電極端子
８…スリット
９…隙間
１０…熱収縮チューブ
１１…ホルダー１１Ａ…側壁１１Ｂ…アーム部
１２…凹部
１３…ガイド溝
１４…連結リブ
１５…温度センサー
２０…ケース
２１…収納室
２２…空気ダクト
２３…流入口
２４…排出口
２５…流入ダクト
２６…ファン
３０…ホルダーケース
３１…電源モジュール
３２…流入口
３３…排出口
３４…冷却調整フィン[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention mainly relates to a power supply module that is mounted on a hybrid car or an electric vehicle and drives a motor that runs the automobile, and a power supply device that incorporates the power supply module.
[0002]
[Prior art]
The power supply modules of hybrid cars and electric cars are charged and discharged with a very large current. For example, when an automobile starts or accelerates, power is supplied from the power supply module to the motor to accelerate the vehicle, so that a very large current flows. Further, when regenerative braking is applied with sudden braking or when descending a long slope with regenerative braking, the battery is charged with a large current. It may also be used in the summer when it is extremely hot. For this reason, the temperature may be extremely high. The power supply module is a battery in which secondary batteries and supercapacitors are connected in series, and the performance decreases when the temperature rises. For this reason, it is important to efficiently cool the battery and the supercapacitor in order to lower the maximum temperature.
[0003]
In order to forcibly cool the power supply module, various structures have been developed. A structure for housing a plurality of power supply modules in a case and cooling each power supply module equally is described in, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 10-270095. As shown in the cross-sectional view of FIG. 1, the power supply device described in this publication uses a lower part of the holder case 30 as an air inlet 32 and an upper part as an outlet 33. Air flows from the lower inlet 32 to the upper outlet 33 to cool the power supply module 31 stored in the storage chamber in the case. The holder case 30 is provided with cooling adjustment fins 34 for adjusting the flow velocity of air flowing on the surface of the power supply module 31 in the internal storage chamber.
[0004]
In the power supply device having this structure, the power supply module is uniformly cooled by controlling the flow velocity of the air flowing on the surface of the power supply module disposed on the upper part of the holder case. The cooling adjustment fin gradually narrows the air flow gap between the cooling adjustment fin and the power supply module upward in order to make the air flow rate on the upper power supply module surface faster than the lower part. This is because as the flow gap becomes narrower, the flow velocity of air becomes faster.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
The power supply device with this structure efficiently cools the power supply module by adjusting the air flow state with the cooling adjustment fins. However, this structure can directly and efficiently cool the power elements such as secondary batteries and supercapacitors that make up the power supply module, even though the surface of the power supply module can be uniformly cooled as a whole. I can't. Secondary batteries and supercapacitors generate heat internally. For this reason, even if the surface of the power supply module is forcibly cooled, the internal temperature of the power supply module cannot always be lowered. The internal temperature of the power supply module is indirectly cooled by cooling its surface. The power supply module that has generated heat has a higher internal temperature than the surface. Since power supply modules deteriorate under the influence of heat, it is important how the overall temperature can be lowered. Therefore, it is very difficult to cool effectively, and it is important to cool efficiently inside the power element where the temperature is very high.
[0006]
Secondary batteries and supercapacitors can effectively conduct internal heat to the outer surface by thinning the outer can. However, a thin outer can cannot be made sufficiently strong, and has a drawback that it is easily swelled or broken by internal pressure. In particular, when a secondary battery is charged and discharged with a large current, the internal pressure may increase. For this reason, it is necessary to design the thickness with sufficient strength.
[0007]
An important object of the present invention is to provide a power supply module that can be effectively cooled to the inside of the power element and a power supply device including the power supply module.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
The power supply module of the present invention includes a columnar power element 2 that is a secondary battery or a capacitor, and a heat radiation fin 5 that is attached in close contact with the surface of the power element 2. The radiating fin 5 has a main body portion 5a that is fixed in close contact with the surface of the power element 2, and a plurality of fin portions 5b that are connected to the main body portion 5a. Radiating fins 5 is in close contact with the outer periphery of the power element 2 is composed of a plurality of radiating units 5A obtained by dividing in the vertical direction against the axial direction of the columnar power element 2. In the power supply module, the outer periphery of the power element 2 is surrounded by a plurality of heat dissipation units 5 A, and the plurality of heat dissipation units 5 A surrounding the outer periphery of the power element 2 are connected by a connecting member 6 . Further, a buffer film is provided between the power element 2 and the radiation fin 5. With this buffer coating, the main body portion 5a of the radiating fin 5 can be brought into close contact with the surface of the power element 2 with a wider contact area, so that heat conduction can be improved and heat can be efficiently radiated.
[0009]
The power element 2 can be a cylindrical battery. The radiating fin 5 can have a rectangular outline. However, in the present specification, the contour of the heat radiating fins 5, it shall mean outer line when viewed radiating fins 5 in the axial direction of the power element 2. Radiating fins 5 that surrounds the outer periphery of the power element 2 may be divided into two heat-dissipating unit 5A. Further, the power supply module can connect the plurality of power elements 2 in a straight line in the vertical direction, and fix the heat radiation fins 5 separated from each other to each power element 2.
[0010]
Furthermore, in the power supply module of the present invention, the connecting member 6 is an elastic ring 6A, a guide groove 13 for guiding the elastic ring 6A is provided at the end of the heat dissipation unit 5A, and the elastic ring 6A is inserted into the guide groove 13; A plurality of heat dissipation units 5 A can be brought into close contact with the surface of the power element 2. The connecting member 6 can connect the plurality of heat dissipating units 5A to the surface of the power element 2 very easily. Further, in the power supply module of the present invention, the connecting member 6 is a set screw 6B, the connecting rib 14 is provided on the heat dissipating unit 5A, the connecting rib 14 is connected by the set screw 6B, and the plurality of heat dissipating units 5A are connected to the power element 2. It can also be made to adhere to the surface. The connecting member 6 can firmly connect the plurality of heat dissipation units 5 A to the power element 2.
[0011]
Furthermore, the power supply module of the present invention can also use the buffer film as an insulating film. In this power supply module, since the insulating coating insulates the heat radiating fins 5 from the power elements 2, the heat radiating fins 5 are made of metal and can efficiently dissipate heat. There is a feature that can be used safely.
[0012]
Furthermore, the power supply module of the present invention can provide gaps 9 between a plurality of heat dissipation units 5A formed in close contact with the outer periphery of the power element 2. In this power supply module, even if there is some error in the outer diameter of the outer can 2a of the power element 2, the heat dissipation unit 5A can be securely adhered to the surface of the power element 2 while absorbing the error in the gap 9. Furthermore, in the power supply module of the present invention, the main body portion 5a and the fin portion 5b of the heat dissipation unit 5A can be integrally formed by aluminum die casting.
[0013]
The power supply device incorporating the power supply module of the present invention includes a plurality of power supply modules 1 formed by arranging a plurality of power elements 2 that are secondary batteries or capacitors in a straight line in the vertical direction and connected and fixed by metal joint caps 3. Built in the storage chamber 21 of the case 20. The joint cap 3 has a first connection portion 3A and a second connection portion 3B, and the first connection portion 3A of the joint cap 3 is connected to the first electrode 2A of one power element 2 connected thereto. The second connection portion 3B is fixed to the second electrode 2B of the other power element 2. The power supply module 1 includes a heat radiating fin 5 fixed to the power element 2, and the heat radiating fin 5 is connected to the surface of the power element 2 and fixed to the main body part 5 a and is connected to the main body part 5 a. And a plurality of fin portions 5b. Further, the heat radiating fins 5 is in close contact with the outer periphery of the power element 2 is composed of a plurality of radiating units 5A obtained by dividing in the vertical direction against the axial direction of the columnar power element 2. In the power supply module 1, the outer periphery of the power element 2 is surrounded by a plurality of heat dissipation units 5 A, and the plurality of heat dissipation units 5 A surrounding the outer periphery of the power element 2 are connected by a connecting member 6. Further, a buffer film is provided between the power element 2 and the heat radiation fin 5. Furthermore , the power supply device cools the power supply module 1 by blowing cooling air into the storage chamber 21 of the case 20.
[0014]
The fin portion 5 b of the heat radiating fin 5 can be disposed in a plane orthogonal to the axial direction of the power element 2. Further, in the power supply device, the power element 2 can be a cylindrical battery, and the outline of the radiating fin 5 can be rectangular.
[0015]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. However, the embodiment described below exemplifies a power supply module and a power supply device for embodying the technical idea of the present invention, and the present invention does not specify the power supply module and the power supply device as follows.
[0016]
Further, in this specification, in order to facilitate understanding of the scope of claims, the numbers corresponding to the members shown in the examples are referred to as “the scope of claims” and “the means for solving the problems”. It is added to the member shown by. However, the members shown in the claims are not limited to the members in the embodiments.
[0017]
As shown in FIG. 3, the power supply module 1 shown in FIG. 2 has a plurality of power elements 2 connected in a vertical row with a metal joint cap 3, and heat radiation fins 5 are fixed to the power elements 2. The power element 2 is a secondary battery such as a nickel-hydrogen battery, a nickel-cadmium battery, or a lithium ion secondary battery, or a super capacitor having a large capacitance. In the power supply module 1 of FIG. 2, cylindrical secondary batteries are linearly connected by a metal joint cap 3. An electrode terminal 7 composed of a positive electrode terminal and a negative electrode terminal is connected to both ends of the power supply module 1.
[0018]
As shown in the exploded perspective view of FIG. 3, the joint cap 3 includes a first connection portion 3 A that is fixed to the first electrode 2 A of one power element 2 that is vertically connected, and a first connection part 3 A of the other power element 2. And a second connection portion 3B connected to the two electrodes 2B. 3A of 1st connection parts and the 2nd connection part 3B are being fixed to the power element 2 connected adjacently, and connect the adjacent power element 2 vertically. The first connecting portion 3 A has a disc shape and is fixed by spot welding to the positive electrode of the cylindrical battery that is the power element 2. The disk-shaped first connection portion 3A is provided with a projection that is welded to the positive electrode, which is a convex electrode of the cylindrical battery, and is securely fixed by spot welding the projection to the positive electrode. In order to prevent a short circuit between the joint cap 3 and the cylindrical battery as the power element 2, an insulating cap 4 is sandwiched between the joint cap 3 and the cylindrical battery as the power element 2. The insulating cap 4 is laminated and fixed between the joint cap 3 and the cylindrical battery as the power element 2.
[0019]
Further, the joint cap 3 is provided with a second connection portion 3B on the outer periphery of the first connection portion 3A. The second connecting portion 3B has a cylindrical shape, and a cylindrical battery is inserted inside, and is spot-welded to an outer can 2a that is a negative electrode of the cylindrical battery that is the power element 2. Similarly to the first connection portion 3A, the cylindrical second connection portion 3B is provided with a projection on the inner surface, and can be reliably fixed by spot welding to the outer can 2a of the cylindrical battery. The cylindrical second connection 3 B is divided into a plurality of slits 8 extending in the longitudinal direction of the power element 2. Each of the divided second connection portions 3B is elastically pressed against the outer can 2a of the cylindrical battery that is the power element 2. For this reason, a projection is provided in the divided second connection portion 3B, and the power element 2 can be reliably spot-welded.
[0020]
Further, the power supply module 1 shown in FIG. 2 has heat radiation fins 5 fixed to the power element 2. The power supply module 1 is fixed to the outer periphery of the power element 2 so as to surround the plurality of heat dissipation units 5A. A plurality of heat dissipation units 5 A surrounding the outer periphery of the power element 2 are connected by a connecting member 6 and fixed to the power element 2. The heat radiating fins 5 are fixed so as to be in close contact with the surface of the power element 2 and cool the power element 2 efficiently. 2 and 4 includes a main body 5a and a plurality of fins 5b. The main body portion 5 a is a portion that is fixed in close contact with the surface of the power element 2. The fin part 5b is connected to the main body part 5a and effectively dissipates heat conducted to the main body part 5a. As shown in FIG. 2, the heat radiating fins 5 include a plurality of heat radiating units 5 A that are divided in the axial direction of the columnar power element 2. In the power supply module 1 shown in the figure, the heat radiating fins 5 are divided into two in the axial direction to form two heat radiating units 5A, and the two heat radiating units 5A surround almost the entire outer periphery of the power element 2. However, although not shown in the drawings, the heat dissipation fin may be divided into three or more heat dissipation units so that the outer periphery of the power element is surrounded by three or more heat dissipation units.
[0021]
The heat dissipating fin 5 shown in the drawing has a main body portion 5 a along the surface of the power element 2. In the power supply module 1 of FIGS. 2 and 3, since the power element 2 has a cylindrical shape, the main body 5a has a shape along a column as shown in FIGS. However, as shown in FIG. 6, the power element 2 may be a square shape. As the square power element 2, a square secondary battery has been developed. As shown in the cross-sectional view of FIG. 6, the heat dissipating fin 5 fixed to the rectangular power element 2 has a main body portion 5 a having a shape obtained by dividing a rectangular tube in the axial direction.
[0022]
The main body 5a is in close contact with the surface of the cylindrical battery in as wide an area as possible. The main body 5a that adheres to the surface of the power element 2 over a wide area can effectively conduct the heat of the power element 2. The cylindrical power element 2 has a slight error in the outer diameter. In order to absorb this error, the plurality of heat dissipating units 5A that are in close contact with the outer periphery of the power element 2 are provided with a slight gap 9 on the surface facing the adjacent heat dissipating unit 5A. The gap 9 is set to be 0 or more by fixing the plurality of heat dissipating units 5A to the thinnest power element 2. The error of the power element 2 is not constant depending on the outer diameter. The gap 9 between the heat radiating units 5A is not constant depending on the thickness of the power element 2, but is, for example, 0.1 to 5 mm, preferably 0, between the adjacent heat radiating units 5A while being fixed to the power element 2. When the gap 9 of 2 to 3 mm is made, the heat radiating unit 5A can be in close contact with the power element 2 having an error.
[0023]
Further, a buffer film may be provided on the surface of the power element 2 in order to absorb an error in the outer diameter of the power element 2. The buffer coating can be provided by applying a paint exhibiting rubber-like elasticity in a cured state, or by covering with a flexible plastic film. A heat shrinkable tube can be used for the flexible plastic film. The buffer coating is sandwiched between the power element 2 and the heat radiating unit 5A and is elastically deformed. When the buffer coating is deformed, the contact area between the main body 5a of the heat radiating unit 5A and the power element 2 increases.
[0024]
The buffer coating can also be used as an insulating coating. As the buffer coating also used as the insulating coating, a rubber-like elastic paint or plastic film having both flexibility and insulating properties is used. Since the heat-shrinkable tube has both characteristics, it can be used for an insulating coating and a buffer coating. As shown in FIG. 2, the power supply module 1 in which a plurality of power elements 2 are connected in a straight line is a state in which the power elements 2 are connected in a straight line, and all the power elements 2 are connected by a continuous heat-shrinkable tube 10. Then, the heat radiation fins 5 are fixed to the surface of the power element 2 and can be efficiently manufactured. The heat-shrinkable tube 10 that is an insulating film insulates the radiating fin 5 from the power element 2, so that the power supply module 1 with this structure can be used safely without short-circuiting even if metal or the like contacts the radiating fin 5. There is a feature that can be.
[0025]
The fin part 5b effectively radiates heat conducted to the main body part 5a. The heat radiation amount of the fin portion 5b increases as the area increases. In order to increase the heat radiation area, a plurality of fin portions 5b are fixed to the main body portion 5a. The fin portion 5b is connected to the main body portion 5a so as to effectively conduct heat. The entire heat dissipating unit 5A is integrally formed by aluminum die casting, and the fin portion 5b is connected to the main body portion 5a. The heat radiating unit 5A can effectively conduct the heat of the main body portion 5a to the fin portion 5b. The plurality of fin portions 5b are fixed to the main body portion 5a in parallel to each other so that the cooling air can pass smoothly between them. Further, the fin portion 5b is fixed so as to be orthogonal to the main body portion 5a. 2A and 4B, the fin portions 5b are fixed sideways. However, as shown in FIG. 7, the fin portions 5b can be fixed vertically and radially. The heat dissipating unit 5A that fixes the fin portions 5b radially can be mass-produced efficiently by drawing aluminum. The radiating fins 5 having these structures can efficiently cool the power element 2 by forcibly blowing cooling air between the fin portions 5b.
[0026]
2 and FIG. 4, the heat sink fin 5 has a quadrilateral outer shape of the fin portion 5b, and has a quadrangular contour when viewed from the axial direction of the power supply module 1. FIG. As shown in FIG. 12, the heat dissipating fins 5 having this structure can be efficiently housed in the housing chamber 21 of the case 20 to effectively cool the power element 2. The box-shaped case 20 has a rectangular parallelepiped storage chamber 21 inside. In the rectangular parallelepiped storage chamber 21, the radiating fins 5 having the quadrangular fin portions 5b can be stored such that there is no useless space. For this reason, in the storage chamber 21 with the determined volume, heat can be effectively radiated by increasing the area of the fin portion 5b as much as possible. The fin portion 5b shown in the figure is a quadrangular shape with a corner portion curved with a predetermined radius of curvature. The fin portion 5b can effectively prevent the corner portion from being deformed and also has a feature that it can be handled safely because it is not sharp.
[0027]
In the power supply module 1, a temperature sensor 15 that detects the temperature of the power element 2 is fixed. The temperature sensor 15 is disposed on the surface of the power element 2 via the holder 11. In order to fix the holder 11 to which the temperature sensor 15 is mounted, the heat dissipating fin 5 of FIGS. 2 and 4 is provided with a recess 12 for fixing the holder 11 on the outer periphery of the fin portion 5b. FIG. 2 shows a state in which the holder 11 is fixed to the heat radiation fin 5. The holder 11 in this figure is manufactured by pressing an elastic metal plate and has side walls 11A that elastically sandwich the fin portion 5b on both sides. The fin portion 5 b is sandwiched between the side walls 11 A and fixed to the heat radiating fin 5. Furthermore, the holder 11 has an arm portion 11 B for bringing the temperature sensor 15 into contact with the surface of the power element 2. The arm portion 11 B fixes the temperature sensor 15 to the inner surface of the tip, and the tip portion is bent toward the power element 2. The arm portion 11B having this shape can reliably contact the surface of the power element 2 with the temperature sensor 15 fixed to the tip. In particular, the holder 11, which is an elastic metal plate, has the advantage that the surface temperature of the power element 2 can be accurately detected because the temperature sensor 15 can be pressed against the surface of the power element 2 by the elasticity of the arm portion 11 B. The holder 11 is attached to the radiating fin 5 with the fin portion 5b sandwiched between the side walls 11A. Furthermore, the holder 11 is inserted into the recess 12 provided in the fin portion 5b, and is fixed to the heat radiation fin 5 so as not to protrude from the fin portion 5b. The holder 11 having this structure has an advantage that the temperature sensor 15 can be easily fixed to the power element 2.
[0028]
The connecting member 6 is connected to the surface of the power element 2 by connecting the heat dissipating units 5A divided into a plurality of parts. In the power supply module 1 of FIG. 2, the connecting member 6 is an elastic ring 6A. As shown in FIG. 8, the elastic ring 6 A has a metal that can be elastically deformed, that is, a spring material, in a ring shape with a part removed. The tip of the elastic ring 6A is slightly curved outward. This is for the purpose of smoothly mounting to the heat dissipation unit 5A. The heat radiating unit 5A connected by the elastic ring 6A is provided with guide grooves 13 for guiding the elastic ring 6A at both ends of the main body 5a. In the power supply module 1, an elastic ring 6 A is inserted into the guide groove 13 to fix the plurality of heat radiating units 5 A to the surface of the power element 2. Therefore, the heat dissipation unit 5A can be fixed to the surface of the power element 2 very easily. Further, the elastic ring 6A elastically presses the main body 5a against the surface of the power element 2, so that the main body 5a is held in close contact with the surface of the power element 2 without a gap. This effectively conducts heat of the power element 2 to the main body 5a.
[0029]
The connecting member 6 can also use a set screw. The power supply module 1 in FIG. 9 uses a set screw 6 B for the connecting member 6. The heat radiating unit 5A shown in this figure has a connecting rib 14 connected to the main body 5a by a set screw 6B. The connecting rib 14 is provided so as to face the boundary with the adjacent heat radiating unit 5A. The set screw 6B penetrates the connecting rib 14 of the heat dissipating unit 5A disposed adjacently and connects the heat dissipating unit 5A.
[0030]
10 to 13 show a power supply device incorporating the power supply module 1. The power supply device shown in these figures incorporates the power supply module 1 having the structure shown in FIG. 11 and 12, the inner shape of the storage chamber 21 is substantially equal to the outer shape of the radiating fin 5. However, the inner shape of the storage chamber can be made larger than the outer shape of the radiating fin. The case 20 has the power supply module 1 built in the storage chamber 21, and an air duct 22 is formed on the inner surfaces of the power element 2 and the storage chamber 21. Air is forcibly blown into the air duct 22 of the storage chamber 21, and the power element 2 is cooled. In the case 20 of FIG. 12, the inner shape of the storage chamber 21 is slightly larger than the outer shape of the radiation fin 5. The case 20 forcibly blows air into the storage chamber 21 and uniformly cools the entire power element 2 through the radiation fins 5.
[0031]
Further, the case 20 is provided with an air inlet 23 and an outlet 24 in communication with the storage chamber 21. Air that flows in from the inflow port 23 passes through the storage chamber 21, cools the power element 2, and is discharged from the discharge port 24. The case 20 shown in the figure has an inlet 23 above the storage chamber 21 and an outlet 24 below. The inflow port 23 and the discharge port 24 are opened as slits extending in the axial direction of the power supply module 1.
[0032]
Further, in the power supply device shown in FIGS. 12 and 13, an air inflow duct 25 is provided on the surface of the case 20 on the inlet 23 side, and a fan 26 is connected to the inflow duct 25. The fan 26 forcibly supplies air to the inflow duct 25. In the power supply device shown in FIG. 13, a plurality of fans 26 are evenly arranged facing the surface of the case 20 so that air can be uniformly introduced from the slit-like inlet 23. The air supplied to the inflow duct 25 is diverted to each inflow port 23 and is forcibly blown to the air duct 22 of the storage chamber 21. However, the power supply device can be provided with a discharge duct on the discharge port side of the case, and a fan can be connected to the discharge duct. This power supply device forcibly sucks the air in the discharge duct with a fan and passes the air through the air duct in the storage chamber. Furthermore, the power supply apparatus can be provided with both an inflow duct and an exhaust duct, and a fan can be connected to one or both ducts to force air to flow. As described above, the power supply device having the inflow duct 25 and the exhaust duct has a feature that the inflow position and the exhaust position of air can be specified.
[0033]
Further, in the power supply device shown in the figure, the power supply module 1 is arranged so that the fin portions 5 b of the heat radiating fins 5 are orthogonal to the inlet 23 and the outlet 24 opened in the case 20. The storage chamber 21 of the case 20 is divided into a plurality of regions by the fin portions 5 b of the radiation fins 5 fixed to the power element 2. The fin portions 5 b are arranged apart from each other in the longitudinal direction of the slit-like inlet 23 and outlet 24. This structure has an advantage that the entire power element 2 can be uniformly cooled. This is because it is possible to prevent air from flowing evenly into each of the plurality of divided air ducts 22 so that air can be retained in a part of the storage chamber 21. When air is introduced into the wide air duct 22 that is not divided by the heat radiating fins 5, the air is locally accumulated, and it is difficult to flow the air uniformly throughout. However, when the storage chamber 21 is divided into a plurality of pieces by the heat radiating fins 5, the air flowing into the divided air ducts 22 passes without being able to retain air, and efficiently cools the power element 2 and the radiating fins 5. In particular, the structure in which the outer periphery of the radiating fin 5 is in contact with or close to the inner surface of the storage chamber 21 can cool the entire power element 2 more uniformly. This is because the radiating fin 5 can reduce the air leakage and divide the air duct 22 into a plurality of pieces. However, even if the outer shape of the heat dissipating fin is smaller than the inner shape of the storage chamber, the heat dissipating fin can evenly guide and flow the air flowing in from the inflow port. For this reason, there exists an effect which cools a power element uniformly with a radiation fin.
[0034]
【The invention's effect】
The power supply module of the present invention and the power supply device including the power supply module have the advantage that they can be effectively cooled down to the inside of the power element. That is, the power supply module of the present invention comprises a plurality of heat radiation units in which heat radiation fins having a plurality of fin portions are mounted on the surface of the power element, and the heat radiation fins are divided in the axial direction of the columnar power element. This is because a plurality of heat dissipating units surrounding the outer periphery of the power element are connected by a connecting material. Since the power supply module having this structure can widen the cooling area in contact with air by the radiation fins fixed to the outer can of the power element, it can efficiently radiate heat from the radiation fins and effectively cool the inside.
[0035]
In particular, the power supply module of the present invention has a feature that it can be connected to the outer periphery of the power element very easily because the heat dissipating fins are composed of a plurality of heat dissipating units. This is because the outer periphery of the columnar power element is surrounded by a plurality of heat radiating units, and the heat radiating fins can be in close contact with the surface of the power element by connecting these heat radiating units with a connecting material. Thus, the power supply module that can easily and easily connect the heat dissipating fins to the outer periphery of the power element can be efficiently manufactured without the trouble of connecting the heat dissipating fins. Furthermore, the power supply module of the present invention has an advantage that each of the heat dissipation units can be connected in a state of being in close contact with the surface of the power element because the divided heat dissipation unit is connected to the power element with a connecting material. As described above, the heat dissipating fins that are in close contact with the surface of the power element can efficiently dissipate heat by effectively conducting internal heat. In addition, the structure in which a plurality of heat dissipation units are connected by a connecting material does not require high accuracy for the heat dissipation unit or the outer can of the power element, and thus has a feature that the manufacturing cost can be reduced and mass production can be performed at low cost.
[Brief description of the drawings]
1 is a cross-sectional view of a conventional power supply apparatus. FIG. 2 is a perspective view of a power supply module according to an embodiment of the present invention. FIG. 3 is an exploded perspective view of the power supply module shown in FIG. FIG. 5 is a cross-sectional view of the power supply module shown in FIG. 2. FIG. 6 is a cross-sectional view of the power supply module according to another embodiment of the present invention. FIG. 8 is an enlarged perspective view showing an example of a connecting material for fixing the radiating fin to the power element. FIG. 9 is a sectional view showing another example of the connecting material for fixing the radiating fin to the power element. 10 is a perspective view of a power supply device incorporating a power supply module according to an embodiment of the present invention. FIG. 11 is a perspective view showing the internal structure of the power supply device shown in FIG. 10. FIG. FIG. 13 is a cross-sectional view showing the internal structure. Longitudinal sectional view showing the internal structure of the location EXPLANATION OF REFERENCE NUMERALS
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Power supply module 2 ... Power element 2A ... 1st electrode 2B ... 2nd electrode 2a ... Exterior can 3 ... Joint cap 3A ... 1st connection part 3B ... 2nd connection part 4 ... Insulation cap 5 ... Radiation fin 5A ... Radiation unit 5a ... Main body 5b ... Fin 6 ... Connecting material 6A ... Elastic ring 6B ... Set screw 7 ... Electrode terminal 8 ... Slit 9 ... Gap 10 ... Heat shrinkable tube 11 ... Holder 11A ... Side wall 11B ... Arm 12 ... Recess 13 ... Guide groove 14 ... Connecting rib 15 ... Temperature sensor 20 ... Case 21 ... Storage chamber 22 ... Air duct 23 ... Inlet 24 ... Outlet 25 ... Inlet duct 26 ... Fan 30 ... Holder case 31 ... Power supply module 32 ... Inlet 33 ... Discharge port 34 ... Cooling adjustment fin

Claims

A columnar power element (2) that is a secondary battery or a capacitor, and a heat dissipating fin (5) attached in close contact with the surface of the power element (2),
The heat dissipating fin (5) has a main body part (5a) fixed in close contact with the surface of the power element (2) and a plurality of fin parts (5b) connected to the main body part (5a). ,
Power element radiator fins in close contact with the outer circumference of the (2) (5), is composed of a plurality of heat dissipating units obtained by dividing in the vertical direction against the axial direction of the columnar power element (2) (5A), The outer periphery of the power element (2) is surrounded by a plurality of heat dissipation units (5A), and the plurality of heat dissipation units (5A) surrounding the outer periphery of the power element (2) are connected by a connecting material (6) ,
Furthermore, the power supply module which provided the buffer film between the power element (2) and the radiation fin (5) .

The power module according to claim 1, wherein the power element (2) is a cylindrical battery.

The power module according to claim 1, wherein the power element (2) is a cylindrical battery and the outline of the heat dissipating fin (5) is square.

The power supply module according to claim 1, wherein the heat dissipating fin (5) surrounding the outer periphery of the power element (2) is divided into two heat dissipating units (5A).

A plurality of power elements (2) are connected in a straight line in the vertical direction, and heat dissipation fins (5) separated from each other are fixed to each power element (2). Power supply module.

The connecting material (6) is an elastic ring (6A), and a guide groove (13) for guiding the elastic ring (6A) is provided at the end of the heat radiating unit (5A). The power supply module according to claim 1, wherein 6A) is inserted and a plurality of heat radiation units (5A) are closely attached to the surface of the power element (2).

The connecting material (6) is a set screw (6B), the heat dissipating unit (5A) has a connecting rib (14), and the connecting rib (14) is connected with a set screw (6B) to connect a plurality of heat dissipating units (5A The power supply module according to claim 1, wherein the power supply module is closely attached to the surface of the power element (2).

The power supply module according to claim 1, wherein the buffer film also serves as an insulating film .

The power supply module according to claim 1, wherein a gap (9) is provided between the plurality of heat radiation units (5A) in close contact with the outer periphery of the power element (2).

The power supply module according to claim 1, wherein the main body portion (5a) and the fin portion (5b) of the heat dissipation unit (5A) are integrally formed by aluminum die casting.

Storage of multiple power modules (1) consisting of a plurality of power elements (2), which are secondary batteries or capacitors, arranged in a straight line in the vertical direction and connected and fixed with a metal joint cap (3) in the case (20) A power supply unit built in the chamber (21),
The joint cap (3) has a first connection part (3A) and a second connection part (3B) ,
The first connection part (3A ) of the joint cap (3) is fixed to the first electrode (2A) of one of the connected power elements (2) , and the second connection part (3B) is fixed to the other power element. It is fixed to the second electrode (2B) of (2) ,
The power supply module (1) is provided with a heat radiation fin (5) fixed to the power element (2), and the heat radiation fin (5) is attached to the surface of the power element (2) in close contact with the main body ( 5a) and a plurality of fin portions (5b) connected to the main body portion (5a),
Power element radiator fins in close contact with the outer circumference of the (2) (5), is composed of a plurality of heat dissipating units obtained by dividing in the vertical direction against the axial direction of the columnar power element (2) (5A), The outer periphery of the power element (2) is surrounded by a plurality of heat dissipation units (5A), and the plurality of heat dissipation units (5A) surrounding the outer periphery of the power element (2) are connected by a connecting material (6) ,
Furthermore, a buffer coating is provided between the power element (2) and the heat radiating fin (5) .
Furthermore , a power supply device incorporating a power supply module configured to cool the power supply module (1) by blowing cooling air into the storage chamber (21) of the case (20).

The power supply device incorporating the power supply module according to claim 11 , wherein the fin portion (5b) is disposed in a plane orthogonal to the axial direction of the power element (2).

The power supply device with a built-in power supply module according to claim 11 , wherein the power element (2) is a cylindrical battery, and the outline of the heat dissipating fin (5) is a quadrangle.

The power supply device incorporating the power supply module according to claim 10, wherein the buffer film also serves as an insulating film .