JP5740189B2 - Power storage device - Google Patents
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Description
本発明は、複数の蓄電セルが並んで筐体内に収められる蓄電装置に関するものである。 The present invention relates to a power storage device in which a plurality of power storage cells are lined up and housed in a housing.
この種の蓄電装置として、特許文献1に開示されたものは、筐体(23)から外側に突出する放熱フィン部(突片34)を備え、蓄電セル(キャパシタ)の熱を筐体の放熱フィン部から外気に放熱するようになっている。
As this type of power storage device, a device disclosed in
しかしながら、このような従来の蓄電装置にあっては、筐体の内側に蓄電セルの熱を筐体へ伝えるヒートシンク部を備えておらず、蓄電セルの熱を筐体へと効率よく伝えることが難しいという問題点があった。 However, such a conventional power storage device does not include a heat sink portion that transfers heat of the storage cell to the housing inside the housing, and can efficiently transfer the heat of the storage cell to the housing. There was a problem that it was difficult.
また、筐体の内側に蓄電セルの熱を筐体へ伝えるヒートシンク部を備える蓄電装置にあっても、筐体の内側に設けられるヒートシンク部と筐体の外側に突出する放熱フィン部とが別体に設けられているため、ヒートシンク部と放熱フィン部とが互いに点接触する部分が生じて、ヒートシンク部から放熱フィン部へと熱を効率よく伝えることが難しいという問題点があった。 In addition, even in a power storage device that includes a heat sink portion that transfers heat of the storage cell to the housing inside the housing, the heat sink portion provided inside the housing and the radiating fin portion protruding outside the housing are separated. Since it is provided on the body, the heat sink part and the radiating fin part are in point contact with each other, and it is difficult to efficiently transfer heat from the heat sink part to the radiating fin part.
本発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであり、蓄電セルの冷却性を高められる蓄電装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a power storage device that can improve the cooling performance of a power storage cell.
本発明は、一方向に向かって突出する電極端子を備える複数の蓄電セルが並んで筐体内に収められる蓄電装置であって、隣り合う蓄電セルの間に介装される放熱板が別体の筐体を貫いて設けられ、この放熱板は、筐体の内側に収容され隣り合う蓄電セルの間に介在するヒートシンク部と、ヒートシンク部と一体に連接した平板状に形成され、蓄電セルを挟んで電極端子とは反対方向に向かって延び筐体の外側に突出する放熱フィン部と、を有し、筐体は、放熱板が貫通するスリットを備え、スリットの開口幅は、放熱板の板厚より大きく形成されることを特徴とするものとした。 The present invention relates to a power storage device in which a plurality of power storage cells each having an electrode terminal protruding in one direction are lined up and housed in a housing, wherein a heat dissipation plate interposed between adjacent power storage cells is a separate body. The heat sink is provided through the casing, and the heat sink is formed in a flat plate shape integrally connected to the heat sink and the heat sink interposed between the adjacent storage cells, and sandwiches the storage cells. in possess a heat radiation fin part which the electrode terminals protrude outward of the housing extending toward the opposite direction, and the housing is provided with a slit heat radiation plate penetrates the opening width of the slit, a plate of the heat sink It was characterized by being formed larger than the thickness .
本発明によると、ヒートシンク部と放熱フィン部とが一体形成されるため、蓄電セルに生じる熱がヒートシンク部から放熱フィン部へと効率よく伝えられ、放熱フィン部から外気へと逃がされることにより、蓄電セルの冷却性を高められる。 According to the present invention, since the heat sink portion and the heat radiating fin portion are integrally formed, heat generated in the storage cell is efficiently transferred from the heat sink portion to the heat radiating fin portion, and escaped from the heat radiating fin portion to the outside air, The cooling property of the storage cell can be improved.
以下、本発明の実施形態を添付図面に基づいて説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
図1に示す蓄電装置1は、例えば油圧ショベル等の建設機械に搭載され、電動機等の電源として用いられるものであり、建設機械に発生する振動や衝撃に耐える構造を持つ。
A
以下、蓄電装置1の構造を説明する。蓄電装置1は、複数の蓄電セル3からなる蓄電モジュール2が筐体50内に収められる。
Hereinafter, the structure of the
蓄電セル3は、化学反応により充電及び放電を行う二次電池であり、例えばリチウムイオン二次電池が用いられる。なお、これに限らず、蓄電セル3は、静電容量により電荷を蓄えるキャパシタ(コンデンサ)を用いても良い。
The
図4に示すように、蓄電セル3は、蓄電する積層体5と、この積層体5を収容する袋状のセルケース6とを備える。
As shown in FIG. 4, the
積層体5は、図示しない複数の正極体及び負極体と、両者の間に介装されるセパレータとが積層される。この積層体5が電解液と共に袋状のセルケース6の中に収められる。
The
セルケース6の材料となるラミネートフィルムは、金属箔(アルミニウム箔)の中間層と、これを挟む樹脂の表層との3層以上の多層構造をもつ。
The laminate film used as the material of the
セルケース6は、積層体5と電解液を収容するケース胴体部7と、ラミネートフィルムの端部を張り合わせたケース端部8とを有する。セルケース6の端部として、ケース胴体部7から突出するケース端部8が設けられる。
The
セルケース6は、2枚のラミネートフィルムの端部どうしを例えば溶着によって張り合わせる工程によって形成される。この工程により、ケース胴体部7は、四角形の袋状に形成される。ケース端部8は、ケース胴体部7の周縁から突出される四角形の帯状に形成される。図5に示すように、ケース端部8は、上下左右に延びる4辺8a〜8dを有する。
The
蓄電セル3は、セルケース6から突出する一対の電極端子9を備える。各電極端子9は、セルケース6内に収容される積層体5の正極体、負極体のそれぞれに接続される。
The
蓄電装置1は、筐体50に蓄電モジュール2の複数(8個)の蓄電セル3が並んで収容される。
In the
図1は各蓄電セル3の電極端子9どうしが接続されていない状態を示す斜視図である。図2の(a)は各蓄電セル3の電極端子9どうしが接続されている状態を示す蓄電装置1の平面図である。
FIG. 1 is a perspective view showing a state in which the
本実施形態では、図2の(a)に示すように、蓄電モジュール2の各蓄電セル3が直列に接続される。蓄電モジュール2の各蓄電セル3は、隣り合う電極端子9が正と負の関係になるように一列に並んで配置される。隣り合う蓄電セル3の電極端子9どうしが交互に接続されるとともに、蓄電モジュール2の両端部に配置される各蓄電セル3のうち、一方が隣り合う蓄電セル3の電極端子9と接続され、他方が図示しない例えば電源回路等に接続される。
In this embodiment, as shown to (a) of FIG. 2, each
なお、これに限らず、蓄電モジュール2の各蓄電セル3が並列に接続される構成としてもよい。また、各蓄電セル3が複数列に並んで配置される構成としてもよい。
However, the configuration is not limited to this, and the
蓄電装置1は、電源回路の作動時に蓄電セル3の充電、放電が行われる。蓄電セル3の充電、放電が行われるのに伴って蓄電セル3に生じる熱は、放熱板10を介して筐体50の外側に伝えられ、外気へと逃がされる。
In the
図2の(a)は蓄電装置1の平面図であり、(b)は蓄電装置1の正面図であり、(c)は蓄電装置1の側面図であり、(d)は蓄電装置1の底面図である。
2A is a plan view of the
筐体50は、四角形の箱形に形成され、左右のケース板55、56と、左右のケース板55、56の前端面に並んで締結される前の下側ケース板51及び上側ケース板(図示せず)と、左右のケース板55、56の後端面に締結される後のケース板53と、左右のケース板55、56の下端面に締結される底部のケース板60と、左右のケース板55、56の上端面に締結されるケース板(図示せず)とを備える。
The
筐体50を構成する部材は、ケース板51、53、55、56、60にアルミ材等の金属板が用いられる。
As the members constituting the
ケース板51、53、55、56、60は、複数のネジを介して締結される。ケース板51には複数(6個)の穴58が形成され、この穴58に挿通するネジ(図示せず)がケース板55、56に形成されるネジ穴(図示せず)に螺合する。
筐体50に複数(8個)の蓄電セル3と複数(7個)の放熱板10が積層された状態において、ケース板51、52の間で各蓄電セル3が放熱板10を介して互いに押圧される。なお、ケース板51、53と、このケース板51、53に当接する両側の蓄電セル3の間にゴム板等の弾性材を圧縮して介装し、蓄電セル3を押圧する構成としてもよい。
In a state where a plurality of (eight)
穴65には左右のケース板55、56に形成されるネジ穴(図示せず)に螺合するネジ(図示せず)が挿通し、ケース板60はこのネジを介してケース板55、56に締結される。
Screws (not shown) that are screwed into screw holes (not shown) formed in the left and
筐体50の底部に設けられるケース板60には左右方向に延びる複数のスリット61が開口する。スリット61は、前後の下側ケース板51、53と平行に延びる。隣り合うスリット61どうしの間隔は、蓄電セル3の前後方向の寸法(厚さ)と同等に設定される。
A plurality of
放熱板10を筐体50に組み付ける工程では、放熱板10が筐体50の外側からスリット61に差し込まれる。これにより、放熱板10を筐体50に組み付ける作業が容易に行われる。
In the step of assembling the
図5は図2の(d)におけるB−B線に沿う断面図である。図5に示すように、放熱板10は、筐体50の内側に収容されて隣り合う蓄電セル3の間に介在するヒートシンク部11と、筐体50から外側に突出する放熱フィン部12とを有する。
FIG. 5 is a cross-sectional view taken along line BB in FIG. As shown in FIG. 5, the
放熱板10は、ヒートシンク部11と放熱フィン部12が互いに連接した平板状に形成される。放熱板10は、例えばアルミ材等の熱伝導率が高い金属板が用いられる。放熱板10は、L3の幅を有する。
The
放熱板10のスリット61を挿通する部位より筐体50の内側の部位がヒートシンク部11であり、筐体50から外側に突出する部位が放熱フィン部12である。
Inner portion of the
放熱板10は、隣り合う蓄電セル3の間に介在するヒートシンク部11と、筐体50から外側に突出する放熱フィン部12とが一体形成される構造のため、蓄電セル3に生じる熱がヒートシンク部11から放熱フィン部12へと伝熱されて効率よく外気へ逃がされる。
The
図3は図2の(c)を拡大したもので、蓄電装置1の底面図である。スリット61の開口幅S1は、放熱板10の板厚S2より大きく形成される。これにより、スリット61と放熱板10間の絶縁性が確保される。
FIG. 3 is an enlarged view of FIG. 2C and is a bottom view of the
なお、これに限らず、スリット61の開口幅S1を、放熱板10の板厚S2と略等しく形成してもよい。この場合には、スリット61と放熱板10が互いに当接し、蓄電セル3に生じる熱が放熱板10からケース板60へと伝えられ、蓄電セル3の放熱性を高められる。
However, the present invention is not limited to this, and the opening width S <b> 1 of the
図4は図2の(a)におけるA−A線に沿う断面図である。 FIG. 4 is a cross-sectional view taken along line AA in FIG.
蓄電セル3が筐体50に介装される工程において、ケース胴体部7と放熱板10の表面に接着剤が塗布され、各蓄電セル3が放熱板10を挟んで互いに押圧されることにより、ケース胴体部7が放熱板10に隙間なく接着される。
In the process in which the
蓄電モジュール2の両端部に配置される各蓄電セル3のケース胴体部7と筐体50のケース板51、53とは接着剤により結合される。
The
蓄電装置1の筐体50には建設機械の車両に発生する振動や衝撃が伝わるが、ケース胴体部7が放熱板10と筐体50に対して接着剤により結合されることにより、振動や衝撃によって蓄電セル3が筐体50に対してズレないように保持される。これにより、セルケース6はラミネートフィルムの樹脂の表層が摩耗することが抑えられ、セルケース6の絶縁性が維持されるため、積層体5からセルケース6に漏電することが防止される。
Vibration and impact generated in the vehicle of the construction machine are transmitted to the
上記の接着剤は、熱伝導率が高いものとして、例えばシリコン系接着剤が用いられる。蓄電セル3は、ケース胴体部7と放熱板10及び筐体50が熱伝率の高い接着剤を介して隙間なく接着されることにより、蓄電セル3に生じる熱が放熱板10のヒートシンク部11及び筐体50へと効率よく伝えられる。
For example, a silicon-based adhesive is used as the adhesive having high thermal conductivity. In the
なお、これに限らず、蓄電セル3が放熱板10を介さずに積層される構造の場合には、隣り合うケース胴体部7どうしが接着剤を介して接着される構成としてもよい。
In addition, not only this but the structure where the
図5に示すように、筐体50に放熱板10を介して積層された複数の蓄電セル3が収容された状態において、筐体50の内側にはケース端部8の三辺8b〜8dが介在するケース端部収容空間40b〜40dが設けられ、このケース端部収容空間40b〜40dに形成される絶縁性を持つ樹脂を充填することによって絶縁樹脂層41が形成される。
As shown in FIG. 5, the three
絶縁樹脂層41を形成する工程として、ケース端部収容空間40b〜40dに絶縁性を持つ樹脂材を充填することによって、ケース端部8を包む樹脂モールドが形成される。
As a step of forming the insulating
筐体50の底部に設けられるケース端部収容空間40cは、底のケース板60と放熱板10とセルケース6の間に画成され、ケース端部8の底辺8cを囲むようになっている。筐体50の左右のケース板55、56が組み付けられる前の状態において、ケース端部収容空間40cの左右から差し込まれるノズルからケース端部収容空間40cに樹脂が充填されることにより、ケース端部8の底辺8cを包む絶縁樹脂層41が形成される。
A case
ケース端部収容空間40b、40dは、左右のケース板55、56と放熱板10とセルケース6の間にそれぞれ画成され、ケース端部8の左右辺8b、8dを囲むようになっている。筐体50の左右のケース板55、56が組み付けられる前に、ケース端部収容空間40b、40dの上方から差し込まれたノズルからケース端部収容空間40b、40dに樹脂が充填されることにより、ケース端部8の底辺8b、8cをそれぞれ包む絶縁樹脂層41が形成される。
The case end
図4、5に示すように、ケース端部収容空間40b〜40dは、筐体50の前後に設けられるケース板51、53によっても画成される。
As shown in FIGS. 4 and 5, the case end
絶縁樹脂層41は、例えばシリコン樹脂またはウレタン樹脂等が用いられる。軟化した樹脂がケース端部収容空間40b〜40dに充填される工程が行われることにより、充填された樹脂が硬化することによってケース端部8を包む絶縁樹脂層41が形成される。
For example, silicon resin or urethane resin is used for the insulating
なお、これに限らず、絶縁樹脂層41は、例えば発泡樹脂材が用いられ、軟化した発泡樹脂材がケース端部収容空間40b〜40dに充填される工程が行われることにより、充填された樹脂が膨らんで硬化することによってケース端部8を包む絶縁樹脂層41が形成される構成としてもよい。
However, the insulating
こうしてケース端部8が絶縁樹脂層41によって包まれることにより、金属製の放熱板10及び筐体50に対する絶縁が行われる。これにより、ラミネートフィルムの金属箔の静電容量によりセルケース6に電位が生じた状態であっても、ケース端部8から筐体50や放熱板10に漏電することが防止される。
In this way, the
また、ラミネートフィルムの絶縁層にピンホール、破損等が生じて、積層された蓄電セル3により高電圧が生じた状態であっても、ケース端部8から筐体50や放熱板10に漏電することが防止される。
Further, even if pinholes, breakage, etc. occur in the insulating layer of the laminate film and a high voltage is generated by the stacked
図4、図5に示すように、筐体50の内側には、電極端子9を収容する電極端子収容空間44が設けられる。この電極端子収容空間44に並ぶ電極端子9の間に絶縁性を持つ発泡樹脂材を充填する工程が行われる。この工程で、発泡樹脂材が膨らんで硬化することによって電極端子9及びケース端部8の上辺8aを包む電極包囲樹脂層45が発泡樹脂モールドとして形成される。これにより、隣り合う電極端子9の間、電極端子9と筐体50の間に画成される狭小な空間に電極包囲樹脂層45を形成することができる。
As shown in FIGS. 4 and 5, an electrode
電極端子9とケース板53の間に電極包囲樹脂層45が形成される構造により、筐体50に発生する振動や衝撃によって電極端子9がケース板53に当接することが防止される。
With the structure in which the electrode surrounding
隣り合う電極端子9の間に電極包囲樹脂層45が形成され、電極端子9は絶縁性を持つ電極包囲樹脂層45に包まれる構造により、電極端子9の絶縁性が確保されるとともに、筐体50に発生する振動や衝撃によって電極端子9が振れることが抑えられ、電極端子9がケース板53に当接することが防止されるとともに、電極端子9に亀裂が生じたり、切断されることを防止できる。
The electrode surrounding
以下、本実施形態の要旨と作用、効果を説明する。 Hereinafter, the gist, operation, and effect of the present embodiment will be described.
本実施形態では、複数の蓄電セル3が並んで筐体50内に収められる蓄電装置1であって、隣り合う蓄電セル3の間に介装される放熱板10が設けられ、この放熱板10は、筐体50の内側に収容され隣り合う蓄電セル3の間に介在するヒートシンク部11と、ヒートシンク部11と一体に形成され、筐体50から外側に突出する放熱フィン部12とを有する構成とした。
In the present embodiment, a
上記構成に基づき、ヒートシンク部11と放熱フィン部12とが一体形成されるため、蓄電セル3に生じる熱がヒートシンク部11から放熱フィン部12へと効率よく伝えられ、放熱フィン部12から外気へと逃がされることにより、蓄電セル3の冷却性を高められる。
Based on the above configuration, since the
これに対して、隣り合う蓄電セルの間に介在するヒートシンク部と、筐体の放熱フィン部とが別体に形成される構成では、ヒートシンク部と放熱フィン部とが互いに点接触する部分が生じて、ヒートシンク部と放熱フィン部の間で熱伝導性が低下し、蓄電セルの冷却効率が悪化する。 On the other hand, in the configuration in which the heat sink portion interposed between the adjacent storage cells and the heat radiating fin portion of the housing are formed separately, a portion where the heat sink portion and the heat radiating fin portion are in point contact with each other occurs. As a result, the thermal conductivity decreases between the heat sink portion and the heat radiating fin portion, and the cooling efficiency of the storage cell deteriorates.
本実施形態では、筐体50と放熱板10とが別体に形成され、筐体50は、放熱板10が貫通するスリット61を備える構成とした。
In the present embodiment, the
上記構成に基づき、放熱板10はスリット61を貫通するので、ヒートシンク部11と放熱フィン部12とを一体形成することができる。これにより、蓄電セル3の冷却が効率よく行われる。
Based on the above configuration, the
また、筐体50と放熱板10とが別体に形成されるため、例えば筐体50を樹脂によって形成して、製品のコストダウンをはかることが可能となる。
Moreover, since the housing | casing 50 and the
本実施形態では、筐体50は、蓄電セル3に対峙するケース板60を備え、このケース板60にスリット61が開口し、ケース板60が絶縁性を有する樹脂によって形成される構成とした。
In the present embodiment, the
上記構成に基づき、放熱板10と筐体50との絶縁が樹脂製のケース板60によって行われ、蓄電セル3が放熱板10を介して筐体50に漏電することが防止される。これにより、放熱板10がスリット61を貫通して蓄電セル3の冷却効率を高めることと、蓄電セル3の絶縁性を確保することが両立される。
Based on the above configuration, the
なお、これに限らず、蓄電装置1は、スリット61が開口するケース板60を金属によって形成し、放熱板10と筐体50との間に絶縁材を介装する構成としてもよい。
In addition, the
参考例として、図6に示すように、蓄電装置71は、筐体90と放熱板80とが一体形成される構成としてもよい。
As a reference example, as illustrated in FIG. 6, the
放熱板80の筐体90の内側の部位がヒートシンク部81であり、筐体90から外側に突出する部位が放熱フィン部82である。
A portion of the
この場合に、筐体90と放熱板80とが金属によって一体形成されることにより、蓄電セル3の冷却効率を高めることと、蓄電装置90を構成する部品点数を削減することが両立され、蓄電装置90の組み立て作業が容易になる。
In this case, the
本発明は上記の実施形態に限定されずに、その技術的な思想の範囲内において種々の変更がなしうることは明白である。 The present invention is not limited to the above-described embodiment, and it is obvious that various modifications can be made within the scope of the technical idea.
1 蓄電装置
2 蓄電モジュール
3 蓄電セル
5 積層体
6 セルケース
7 セルケース胴体部
8 セルケース端部
10 放熱板
11 ヒートシンク部
12 放熱フィン部
50 筐体
60 ケース板
61 スリット
DESCRIPTION OF
Claims (4)
隣り合う前記蓄電セルの間に介装される放熱板が別体の前記筐体を貫いて設けられ、
前記放熱板は、
前記筐体の内側に収容され隣り合う前記蓄電セルの間に介在するヒートシンク部と、
前記ヒートシンク部と一体に連接した平板状に形成され、前記蓄電セルを挟んで前記電極端子とは反対方向に向かって延び前記筐体の外側に突出する放熱フィン部と、を有し、
前記筐体は、前記放熱板が貫通するスリットを備え、
前記スリットの開口幅は、前記放熱板の板厚より大きく形成されることを特徴とする蓄電装置。 A power storage device in which a plurality of power storage cells including electrode terminals protruding in one direction are housed in a case,
A heat sink interposed between the adjacent storage cells is provided through the separate casing,
The heat sink is
A heat sink portion interposed between the adjacent storage cells housed inside the housing; and
Wherein formed on the heat sink and the like integrated in the connecting plates have a, a radiating fin portion which protrudes to the outside of the extending toward the opposite direction the casing and the electrode terminals across said energy storage cell,
The housing includes a slit through which the heat radiating plate passes,
The power storage device , wherein an opening width of the slit is formed larger than a thickness of the heat radiating plate .
前記ケース板には、前記スリットが開口し、
前記ケース板は、絶縁性を有する樹脂によって形成されることを特徴とする請求項1から3のいずれか1つに記載の蓄電装置。 The housing includes a case plate facing the storage cell,
In the case plate, the slit opens,
The power storage device according to any one of claims 1 to 3 , wherein the case plate is made of an insulating resin.
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