JP5617765B2 - 組電池 - Google Patents
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Description
例えば、特許文献1では、電池セルの電池容器を、最内層をポリエチレンとした多層構造を有する樹脂容器とすることにより、電池の高温保存特性を向上させることができるとされている。
本件はこのような課題に鑑み案出されたもので、電池セルの内圧上昇を抑止することができるようにした、組電池を提供することを目的の一つとする。
なお、この目的に限らず、後述する発明を実施するための形態に示す各構成により導かれる作用効果であって、従来の技術によっては得られない作用効果を奏することも本件の他の目的として位置づけることができる。
(2)前記隔壁が、前記電池セルのケース以上の塑性又は弾性を有することが好ましい。
(4)前記放熱室が、前記吸熱室と連通し、前記電池セルの外周を囲う壁体の内部に中空に形成されることが好ましい。
(6)前記放熱室が、前記電池セルと前記放熱室との間の壁部の厚さよりも、前記放熱室より外側の壁部の厚さのほうが小さくなるように前記壁体の内部に形成されていることが好ましい。
(8)前記冷媒が、前記吸熱室の変形に応じて収縮可能に設けられたことが好ましい。
(9)前記冷媒が、不活性ガスを含む気泡を内包することが好ましい。
[1.参考実施形態]
参考実施形態に係る組電池の構成について、図1及び図2を用いて説明する。本組電池は、大きな駆動力を要する電気自動車やハイブリッド車等に用いて好適であり、ここでは電気自動車の駆動源として適用したものを例として説明する。以下、電気自動車に対する組電池の取り付け状態や配置を説明する上での方向の基準として、重力の方向を下方とし、その逆を上方として説明する。
図2は本組電池の模式的な分解斜視図である。図2に示すように、組電池1は、容器2内に複数の電池セル3が横並びに収容され、電池モジュールとして構成されている。以下、電池セル3が横並びになっている方向(容器2の長手方向)を幅方向と呼ぶ。この組電池1は、図示しないバッテリケース内に複数収容されて駆動用バッテリとして構成され、電気自動車のフロアパネルの下方に配置される。なお、ここでは、容器2内に四つの電池セル3が収容されている例を説明するが、電池セル3の個数はこれに限られない。
なお、ここでは、容器2の蓋部21が上方に位置し、底部22が下方に位置するように電気自動車に搭載されたものを例として説明する。言い換えると、複数の電池セル3は、電気自動車に搭載された状態でも横並び、すなわち水平方向に並んだ状態で容器2内に収容され、電池セル3同士を区画する隔壁24は、鉛直方向に延設された状態になる。なお、ここでいう「鉛直」や「水平」は、厳密に鉛直,水平であることを意味するものではなく、ある程度の誤差や傾斜は許容されるものであって、略鉛直,略水平の意味である。
図1(a)は容器2の模式的な水平断面図である。図1(a)及び図2に示すように、冷却室10は、電池セル3で発生する熱を冷媒によって吸収する吸熱室11と、吸熱室11において冷媒が吸収した熱を外部に放出することで冷媒を冷却する放熱室12とから構成されている。吸熱室11及び放熱室12は連通して設けられ、内部に冷媒が封入されている。ここでは、冷媒としてオイルが用いられたものを例として説明する。
本実施形態にかかる組電池1は上述のように構成されているので、容器2に設けられた吸熱室11及び放熱室12は、電池セル3の熱膨張に応じて、以下のように変形する。なお、図1(b)は、図1(a)の容器2に電池セル3が収容され、熱膨張した状態を示す模式的な水平断面図であり、電池セル3の内部構造は省略する。
電池セル3の充放電時に発生した熱は、隔壁24を介して吸熱室11内のオイルに伝達されて吸収される。吸熱室11内で熱を吸収したオイルは、上記した吸熱室11の変形によって放熱室12内へ流れ込む。そして、放熱室12において、オイルに吸収された熱が外部に放出されることにより、オイルが冷却される。また、吸熱室11で吸熱したオイルは温度が高く、放熱室12で放熱したオイルは温度が低いため、吸熱室11及び放熱室12内に封入されたオイルには温度差が生じる。
また、隔壁24が電池セル3のケース3a以上の塑性又は弾性を有するため、容器2の水密性を維持しながら適切に吸熱室11を変形させることができ、電池セル3の熱膨張時の圧力を効率的に分散させることができる。
さらに、放熱室12が吸熱室11の変形に応じて膨張可能に設けられているため、容器2から電池セル3に与えられる圧力の均一性を高めることができる。また、吸熱室11が変形することにより吸熱室11内の圧力が高まるが、この圧力を放熱室12側へ分散することができ、これによりオイル全体の圧力を低下させることができる。したがって、容器2の水密性を維持し易くすることができる。
次に、本発明の第一実施形態にかかる組電池について、図3(a)及び(b)を用いて説明する。図3(a)は容器2′の構造を示す模式的な水平断面図であり、図3(b)は(a)の容器2′に電池セル3が収容され、熱膨張した状態を示す模式的な水平断面図であり、電池セル3の内部構造は省略する。なお、参考実施形態と同じ部材等は、参考実施形態の説明と同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
W2<W1 ・・・(1)
W2<W3 ・・・(2)
なお、ここでは、W1とW3とは同一の長さに形成されているが、異なる長さにしてもよい。
次に、本発明の第二実施形態にかかる組電池について、図4(a)及び(b)を用いて説明する。図4(a)は容器2″の構造を示す模式的な水平断面図であり、図4(b)は吸熱室11とラジエータ13との構成を説明する模式的な斜視図である。なお、参考実施形態と同じ部材等は、参考実施形態の説明と同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
ラジエータ13と各吸熱室11とは、冷媒流路14によって連通されており、冷媒流路14上には、オイルを流通させるためのポンプ15が設けられている。冷媒流路14は、各吸熱室11の隣接面11aに直交する側面11bの上方及び下方にそれぞれ接続されている。
以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形することが可能である。
例えば、第一実施形態に記載の放熱室12を、第二実施形態に記載の放熱室としてのラジエータ13の構成に置き換えたものであってもよい。すなわち、第一実施形態に記載の吸熱室11′と、第二実施形態に記載のラジエータ13や冷媒流路14等を組み合わせて構成されていてもよい。このような構成であっても、電池セル3の内圧上昇を抑制でき、さらに電池セル3の冷却効率を向上させることができる。
また、参考実施形態及び第一実施形態の放熱室12の構成は、上記したものに限られない。上記参考実施形態及び第一実施形態では、放熱室12は、一方の長壁部23bの一部分だけに形成されているが、例えば、放熱室12が一方の長壁部23b全体に設けられていてもよく、両方の長壁部23bに設けられていてもよい。長壁部23b全体に放熱室12が設けられる場合は、長壁部23bの両端部ではなく中間部において吸熱室11と連通するように構成される。このような構成によっても、放熱室12内のオイルの熱を外部に放出してオイルの温度を下げることができる。また、放熱室12が容器2の外側に偏倚して設けられていなくてもよい。また、放熱室12が設けられる位置は周壁部23に限られず、例えば、電池セル3の外周を囲う壁体の一部である蓋部21や底部22の内部に中空に形成されていてもよい。
また、吸熱室や放熱室の内部に、冷媒の流通を促進するための仕切板を設けてもよい。仕切板の構成は、冷媒の流れを促すようなものであればよく、例えば、吸熱室11の内部に、隣接面11aから突設されて鉛直方向に延設された仕切板を設けてもよい。また、この仕切板は、吸熱室の変形を妨げない形状のものが複数配置されていてもよい。
2,2′,2″ 容器
3 電池セル
4 空間
10 冷却室
11,11′ 吸熱室
11a,11a′ 隣接面
12 放熱室
13 ラジエータ(放熱室)
14 冷媒流路
15 ポンプ
21 蓋部(壁体)
22 底部(壁体)
23 周壁部(壁体)
24,24′ 隔壁
Claims (9)
- 複数の電池セルを容器内に収容してなる組電池であって、
前記容器内で前記電池セル同士を区画する隔壁の内部に中空に形成された吸熱室と、
前記吸熱室の内部に封入された冷媒と、を備え、
前記吸熱室の前記電池セルとの隣接面が、それぞれ該電池セル側に向かって凸状に湾曲して形成され、該隣接面に対して垂直な方向への前記吸熱室の幅に関して、前記隣接面の中央部の前記幅が、前記隣接面の外側部の前記幅よりも大きく、
前記隣接面における中央部の前記隔壁の厚さが、前記隣接面における外側部の前記隔壁の厚さよりも小さく、
前記吸熱室が、前記電池セルの熱膨張に応じて該吸熱室の内側に向かって凸状に変形可能に設けられる
ことを特徴とする、組電池。 - 前記隔壁が、前記電池セルのケース以上の塑性又は弾性を有する
ことを特徴とする、請求項1記載の組電池。 - 前記吸熱室と連通し、前記吸熱室で吸熱した前記冷媒を冷却する放熱室を備えた
ことを特徴とする、請求項1又は2記載の組電池。 - 前記放熱室が、前記吸熱室と連通し、前記電池セルの外周を囲う壁体の内部に中空に形成される
ことを特徴とする、請求項3記載の組電池。 - 前記放熱室が、前記吸熱室の変形に応じて膨張可能に設けられた
ことを特徴とする、請求項4記載の組電池。 - 前記放熱室が、前記電池セルと前記放熱室との間の壁部の厚さよりも、前記放熱室より外側の壁部の厚さのほうが小さくなるように前記壁体の内部に形成されている
ことを特徴とする、請求項5記載の組電池。 - 前記放熱室として前記容器の外に設けられ前記吸熱室との間で前記冷媒を流通可能に接続されたラジエータを備えた
ことを特徴とする、請求項3記載の組電池。 - 前記冷媒が、前記吸熱室の変形に応じて収縮可能に設けられた
ことを特徴とする、請求項1〜7の何れか1項に記載の組電池。 - 前記冷媒が、不活性ガスを含む気泡を内包する
ことを特徴とする、請求項8記載の組電池。
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