JP5768743B2 - 蓄電装置 - Google Patents

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Description

本発明は、複数の蓄電ユニットが一方向に並んで配置された蓄電装置に関し、より詳細には、並んで配置される複数の蓄電ユニットの温度調整に関する。
組電池は、複数の単電池を電気的に接続して構成することができ、例えば、複数の単電池を一方向に並べて配置して組電池を構成することができる。
単電池は、充放電等によって発熱するため、冷却用の空気を単電池に接触させることにより、単電池の温度上昇を抑制している。複数の単電池が一方向に並べられている組電池では、隣り合う2つの単電池の間にスペースを形成し、このスペースに、冷却用の空気を導くことで、各単電池を冷却している(例えば、特許文献1)。
特開2003−317812号公報
しかしながら、一方向に複数の単電池を並べて積層した組電池は、積層方向の端部側に位置する単電池よりも積層方向中央付近に位置する単電池の温度が高くなる傾向があり、積層方向中央付近は熱がこもり易い。
このため、積層方向中央付近の単電池が高温状態に陥り易く、積層方向における中央の単電池の温度が高く、中央部位から積層方向の端部に向かって温度が低くなるので、積層方向中央付近の単電池と端部付近の単電池との間で電池性能のバラツキが生じ、組電池の寿命が低減してしまう。
そこで、本発明は、蓄電ユニットが一方向に複数並んで配置される蓄電装置の中央付近に位置する蓄電ユニットを効率的に冷却し、蓄電装置全体での冷却効率のバラツキを抑制した蓄電装置を提供することにある。
本願第1の発明である複数の蓄電ユニットが所定の方向に並んで配置される蓄電装置は、隣り合う2つの蓄電ユニットの間に、蓄電ユニットの温度調節に用いられる熱交換媒体を所定の方向と直交する方向に移動させる流通経路が設けられており、蓄電装置の所定の方向の中央部及び蓄電ユニットの長さ方向の中央部に形成される流通経路は、所定の方向又は長さ方向の他の部位に形成される流通経路よりも広く形成されているとともに、蓄電ユニットの所定の方向と直交する外面に形成される凹凸の凸部である、流通経路を形成するための複数のリブを備えている。そして、流通経路は、所定の方向において互いに向かい合う2つの面とリブとで形成されるとともに、蓄電ユニット間の互いに向かい合う2つの面が第1間隔で離間した第1流通経路と、蓄電ユニット間の互いに向かい合う2つの面が第1間隔よりも広い第2間隔で離間した第2流通経路と、を含んでいる。第2間隔で離間した面に対応する第2凹部の凹面は、第1間隔で離間した面に対応する第1凹部の凹面よりも蓄電ユニットに対して内側に位置し、第2流通経路が、蓄電装置の所定の方向の中央部及び蓄電ユニットの長さ方向における中央部に設けられている。
本願第1の発明によれば、隣り合う2つの蓄電ユニットの間に形成される冷却経路において、蓄電装置の所定の方向の中央部であって蓄電ユニットの長さ方向の中央部に形成される流通経路が、他の部位に形成される流通経路よりも広く形成されているので、蓄電ユニットが一方向に複数並んで配置される蓄電装置の中央付近に位置する蓄電ユニットを効率的に冷却でき、蓄電装置全体での冷却効率のバラツキを抑制することができる。
第2流通経路が形成される蓄電装置の所定の方向の中央部に対して蓄電装置の端部側に位置する蓄電ユニット間に、第1流通経路を設けることができ、また、第2流通経路が形成される蓄電ユニットの長さ方向の中央部に対する長さ方向の端部側に、第1流通経路を設けることができる。
蓄電ユニットは、蓄電ユニットの長さ方向の中央部に第2凹部が設けられるとともに、第2凹部が設けられた長さ方向の両側に第1凹部が設けられる第1蓄電ユニットと、長さ方向に第1凹部のみが設けられる第2蓄電ユニットと、を含むことができ、第1蓄電ユニットが蓄電装置の所定の方向の中央部に、第2蓄電ユニットが所定の方向の中央部に対する蓄電装置の端部側にそれぞれ配置するように構成することができる。
リブは、蓄電ユニットの外面に一体的に形成することができる。また、所定の方向において、複数の蓄電ユニットを挟む一対のエンドプレートと、所定の方向に延び、両端が一対のエンドプレートに接続される連結部材と、を有するように構成できる。
電池パックの外観図である。 電池モジュールの内部構造を示す概略図である。 電池モジュールの外観図である。 (a)は、積層方向中央に配置される電池モジュール(10A)の上面図であり、(b)は、電池モジュール(10A)の長さ方向における断面図である。 積層方向端部に配置される電池モジュール(10B)の上面図である。 電池モジュール(10A)及び電池モジュール(10B)が複数配置された電池パックの上面図である。 複数の電池モジュール10A及び電池モジュール10Bが一方向に並んで配置された電池パックの積層方向及び電池モジュールの長さ方向における形成される各冷却経路の一例を示す図である。 隣り合う電池モジュールの上下方向断面(図6のB−B断面)図である。 隣り合う電池モジュールの上下方向断面(図6のC−C断面)図である。 電池パックの電池モジュール間を流れる空気の一例を示す図であり、積層方向における各部位での電池温度と空気の流量の一例を示す図である。
以下、本発明の実施例について説明する。
(実施例1)
本発明の実施例1である電池パック(蓄電装置に相当する)について、図1を用いて説明する。図1は、本実施例である電池パックの外観図である。図1において、X軸、Y軸およびZ軸は、互いに直交する軸である。本実施例では、鉛直方向に相当する軸を、Z軸としている。
本実施例の電池パック1は、車両に搭載することができる。車両としては、ハイブリッド自動車や電気自動車がある。ハイブリッド自動車では、車両を走行させるための動力源として、電池パック1の他に、燃料電池や内燃機関を備えた車両である。電気自動車は、動力源として、電池パック1だけを備えた車両である。モータ・ジェネレータを用いて、車両の制動時に発生する運動エネルギを電気エネルギに変換すれば、電気エネルギを電池パック1に蓄えることができる。電池パック1を車両等に搭載するときには、電池パック1を覆うパックケースが用いられる。
電池パック1は、X方向に並んで配置された複数の電池モジュール(蓄電ユニットに相当する)10を有する。1つの電池モジュール10は、図2に示すように、Y方向を長さ方向とした長尺状に形成され、モジュールケース11と、モジュールケース11に収容された4つの単電池12とを有する。モジュールケース11に収容された4つの単電池12は、電気的に直列に接続されている。モジュールケース11は、例えば、樹脂で形成することができる。
単電池12としては、ニッケル水素電池やリチウムイオン電池といった二次電池を用いることができる。また、二次電池の代わりに、電気二重層キャパシタ(コンデンサ)を用いることができる。モジュールケース11に収容する単電池12の数は、4つに限るものではなく、適宜設定することができる。本実施例では、複数の電池モジュール10をX方向に並べているが、これに限るものではない。具体的には、複数の単電池をX方向に並べて配置することにより、電池パック1を構成することができる。この場合には、単電池が、本発明の蓄電ユニットに相当する。
X方向(電池モジュール10が並んで配置される積層方向)における電池パック1の両端には、一対のエンドプレート21が配置されている。一対のエンドプレート21には、X方向に延びる拘束ロッド(連結部材に相当する)22が接続されている。拘束ロッド22の両端を一対のエンドプレート21に固定することにより、複数の電池モジュール10に対して拘束力を与えることができる。拘束力とは、X方向において、電池モジュール10を挟む力である。
本実施例では、電池パック1の上面に、2つの拘束ロッド22が配置され、電池パック1の下面にも、2つの拘束ロッド22が配置されている(図2参照)。拘束ロッド22の数や断面形状は、適宜設定することができる。拘束ロッド22の断面形状とは、拘束ロッド22の長手方向と直交する断面における形状である。拘束ロッド22は、一対のエンドプレート21に接続されることにより、拘束力を発生させることができればよい。
Y方向(電池モジュール10の長さ方向)におけるモジュールケース11の両側面には、正極端子13および負極端子14がそれぞれ設けられている。正極端子13は、モジュールケース11に収容された単電池12の正極と接続されており、負極端子14は、モジュールケース11に収容された単電池12の負極と接続されている。正極端子13および負極端子14を用いて、電池モジュール10の充放電を行うことができる。
X方向で隣り合う2つの電池モジュール10において、一方の電池モジュール10の正極端子13は、バスバーを介して、他方の電池モジュール10の負極端子14と電気的に接続される。X方向に並んで配置された複数の電池モジュール10は、バスバーによって電気的に直列に接続される。
本実施例では、Y方向における電池モジュール10の両端には、バスバーモジュールがそれぞれ配置されている。バスバーモジュールは、複数のバスバーと、これらのバスバーを支持するプレートとを有する。プレートは、樹脂といった絶縁性材料で形成することができる。バスバーモジュールを用いることにより、複数のバスバーを複数の電池モジュール10に対して容易に取り付けることができる。
なお、本実施例では、すべての電池モジュール10を電気的に直列に接続しているが、これに限るものではない。具体的には、電気的に並列に接続された複数の電池モジュール10が含まれていてもよい。
図3は、電池モジュール10の外観図であり、X方向における電池モジュール10の両側面に、X方向に隣り合って配置される電池モジュール10間に温度調節用の空気(熱交換媒体に相当する)をZ方向(積層方向と直交する電池モジュールの長手方向側面)に流通させるための流通経路(冷却経路)を形成する第1リブ15が設けられている。
図3に示すように、X方向における電池モジュール10の両側面18には、第1リブ15とともに、突起部16および第2リブ17が設けられている。第1リブ15、突起部16および第2リブ17が設けられた側面18は、隣り合う他の電池モジュール10と向かい合う面である。図3では、電池モジュール10の一方の面を示しているが、他方の面も同様の構成である。
第1リブ15は、モジュールケース11の外面(側面18)からX方向に向かって突出しているとともに、Z方向に延びている。複数の第1リブ15は、Y方向において並んで配置されている。つまり、第1リブ15がモジュールケース11に設けられることで、側面18には冷却経路を形成するための凹凸が形成され、側面18に対する凸部が第1リブ15となり、第1リブ15間が凹部となる。
2つの電池モジュール10をX方向に並べると、各電池モジュール10における凸状の第1リブ15が互いに接触する。具体的には、X方向における第1リブ15の先端が互いに接触する。電池モジュール10には拘束力が加わるため、X方向で向かい合う2つの第1リブ15は、密接する。
X方向で向かい合う2つの第1リブ15が互いに接触すると、2つの電池モジュール10の間には、スペースが形成される。つまり、スペースは、Y方向で隣り合う2つの第1リブ15間のX方向で向かい合う2つの第1リブ15と、電池モジュール10の側面18(モジュールケース11の周面)によって囲まれることで形成され、当該スペースが電池モジュール10の側面18のZ方向に延びる冷却経路となる。第1リブ15は、Y方向に複数並んで配置されるので、電池モジュール10の長さ方向に複数の冷却経路が並んで設けられることになる。
第2リブ17は、モジュールケース11の側面18からX方向に向かって突出しているとともに、Z方向に延びている。第2リブ17は、第1リブ15と同様の機能を有している。Y方向における第2リブ17の幅は、Y方向における第1リブ15の幅よりも広い。また、Z方向における第2リブ17の長さは、Z方向における第1リブ15の長さよりも長い。第2リブ17を設けることにより、リブの強度を確保することができる。第2リブ17の形状や数は、適宜設定することができる。本実施例では、第2リブ17を設けているが、第2リブ17を省略することもできる。第1リブ15および第2リブ17は、Y方向において、等間隔に配置されている。
Y方向で隣り合う2つの第1リブ15の間には、複数の突起部16が設けられている。複数の突起部16は、Z方向において並んでいる。Y方向で隣り合う2つの第1リブ15の間に設けられる突起部16の数や、Z方向における突起部16の間隔は、適宜設定することができる。
突起部16は、Y方向で隣り合う2つの第1リブ15とつながっている。Y方向で隣り合う第1リブ15および第2リブ17につながっている突起部16もある。なお、突起部16を、Y方向で隣り合う2つの第1リブ15の少なくとも一方から離すことができる。また、Y方向で隣り合う第1リブ15および第2リブ17の少なくとも一方から、突起部16を離すことができる。
突起部16は、Y−Z平面内において、第1リブ15の延びる方向(Z方向)に対して傾斜している。一方、突起部16は、第1リブ15に直交する方向(Y方向)に延ばすことができる。例えば、水平面(X−Y平面)に対する突起部16の傾斜角を、所定の角度(例えば、30度以下の任意の角度)とすることができる。
このように突起部16を傾けて配置することで、第1リブ15によって形成される冷却経路を移動する空気を突起部16に衝突させて空気の流れに乱流を発生させ、電池モジュール10と冷却経路を流通する空気との間の熱交換効率を向上させることができる。
なお、図3に示すように、突起部16の位置は、電池モジュール10の領域A1,A2において、互いに異なるようにすることができる。領域A1,A2は、電池モジュール10の側面を、Y方向において分割した領域であり、Z方向に延びる境界ラインCLによって仕切られている。領域A1,A2は、同一面積を有している。例えば、領域A1に形成された突起部16を、領域A2に形成された突起部16よりも上方にずらして配置することができる。
そして、本実施例では、X方向で隣り合う電池モジュール10間の向かい合う2つの第1リブ15及び電池モジュール10の各側面18によって囲まれる冷却経路が、電池モジュール10の積層方向及び長さ方向において一様ではなく、電池パック1の積層方向の中央部に設けられ、かつ電池モジュール10の長さ方向の中央部に設けられる冷却経路を、電池パック1の他の部位に設けられる冷却経路よりも広く形成し、電池モジュール10の積層方向の中央部と中央部の両側に位置する端部とで、冷却経路の大きさが相違するように構成される。
上述したように、複数の電池モジュール10を一方向に並べて積層配置した電池パック1は、電池パック1の積層方向における中央付近に配置される電池モジュール10に熱がこもり易く、電池パック1の積層方向における端部付近に配置される電池モジュール10よりも高温状態となり易い。また、電池モジュール10の長さ方向中央部は、長さ方向中央部両側の端部に比べて熱がこもり易い。
そこで、本実施例の電池パック1は、電池モジュール10間の互いに向かい合う2つの面が第1間隔で離間した第1流通経路S1と、電池モジュール10間の互いに向かい合う2つの面が第1間隔よりも広い第2間隔で離間した第2流通経路S2と、を含むように流通経路が形成される。
そして、電池モジュール10が、隣り合う電池モジュール10との間で第1流通経路S1を形成するための第1凹部を含む第1領域、隣り合う電池モジュール10との間で第2流通経路S2を形成するための第2凹部を含む第2領域、の一方又は双方を含むように構成される。
本実施例では、第2領域を、電池パック1の積層方向の中央部であって電池モジュール10の長さ方向における中央部に設け、積層方向中央付近の電池モジュール10間の冷却経路を、積層方向端部付近の電池モジュール10間の冷却経路よりも広くし、電池モジュール10の積層方向において電池パック1全体の冷却効率のバラツキを抑制する。このため、各電池モジュールの電池性能のバラツキが抑制され、電池パック1の電池寿命の低下を低減させることが可能となる。
具体的には、例えば、電池モジュール10の長さ方向において、X方向に突出する第1リブ15が形成される電池モジュール10の側面18を、電池モジュール10の内側(単電池12が配置される方向)に凹状に形成することで、第2領域を設けることができる。
図4(a)は、電池モジュール10Aの上面図であり、図4(b)は、図4(a)に示した電池モジュール10AのX−Y平面における断面図である。図4は、積層方向で隣り合う他方の電池モジュール10との間で、第1領域18a及び第2領域18bの双方を含むようにモジュールケース11を形成した一例である。
図4(a)に示すように、電池モジュール10Aの長さ方向(Y方向)における中央部位のモジュールケース11の厚さD2が、長さ方向の端部部位のモジュールケース11の厚さD1よりも薄く形成されている。すなわち、電池モジュール10Aの中央部位におけるモジュールケース11の厚さD2の領域が第2領域18b、電池モジュール10Aの中央部位の両側の端部位におけるモジュールケース11の厚さD1の領域が第1領域18aとなり、第2領域18bは、第1領域18aに対するモジュールケース11の薄肉部となっている。
このとき、X方向へ突出する第1リブ15の先端は、第1領域18a及び第2領域18bにおいて同じ位置、すなわち、第1リブ15の突出方向先端の位置が、同一のY−Z平面に位置し、厚さD2の側面18が、厚さD1の側面18よりも内側に位置する分、厚さD2の側面18に設けられる第1リブ15のX方向高さは、厚さD1の側面18に設けられる第1リブ15のX方向高さよりも高くなっている。
このように電池モジュール10Aは、第1リブ15が形成される側面18と単電池12との間において、長さ方向の端部付近では厚さD1に形成され、長さ方向の中央付近の薄肉部では厚さD1よりも薄い厚さD2に形成されている(D1>D2)。
このため、冷却経路を形成するための側面18の凹凸は、第1領域では厚さD1の側面18において第1リブ15間によって形成される第1凹部が設けられ、第2領域では、厚さD2の側面18において第1リブ15間によって形成される第2凹部が設けられる。第1流通経路S1よりも広い第2流通経路S2の第2間隔で離間する面に対応する第2凹部の凹面第2領域の側面18は、第1間隔で離間する面に対応する第1凹部の凹面(第1領域の側面18)よりも電池モジュール10に対して内側に位置し、隣り合う電池モジュール10間で第1領域の第1凹部を含む凹凸によって第1流通経路S1が、第2領域の第2凹部を含む凹凸によって第2流通経路S2がそれぞれ形成されることになる。
図5は、電池モジュール10Bの上面図であり、積層方向で隣り合う他方の電池モジュール10との間で、第1領域18aのみを含むようにモジュールケース11を形成した一例である。電池モジュール10Bの長さ方向(Y方向)全体で、モジュールケース11の厚さがD1に形成され、長さ方向の中央部位に薄肉部として第2領域18bが含まれていない。
図6は、本実施例の電池パック1の上面図であり、電池モジュール10の積層方向中央部に電池モジュール10Aが、積層方向端部に電池モジュール10Bがそれぞれ配置されて、各電池モジュール10A,10BがX方向に並んで積層配置されている様子を示している。図7は、図6に示した電池パック1の電池モジュール10A間及び電池モジュール10B間それぞれに形成される冷却経路の一例を示す図である。
なお、図6の例のように、電池パック1の積層方向中央部は、1つ又は複数の電池モジュール10が配置される所定の領域を含む。例えば、電池パック1を積層方向に二分割する物理的に中央の領域を電池パック1の積層方向中央部としたり、図10に示すように、予め積層方向中央部及び電池モジュール10の長さ方向中央部に第2領域18bが設けられない(第1領域18aのみが設けられる)場合の電池パック1の各部位での電池温度の挙動を測定し(二点鎖線で示す線)、積層方向において電池温度が所定の温度よりも高い領域を積層方向中央部とすることができる。
同様に、電池パック1の積層方向端部は、1つ又は複数の電池モジュール10が配置される所定の領域を含む。例えば、積層方向中央部の積層方向両側に位置する中央部以外の領域を積層方向端部とすることができ、図10に示すように、予め積層方向中央部及び電池モジュール10の長さ方向中央部に第2領域18bが設けられない(第1領域18aのみが設けられる)場合の電池パック1の各部位での電池温度の挙動を測定し(二点鎖線で示す線)、積層方向において電池温度が所定の温度よりも低い領域を積層方向中央部とすることができる。
また、本実施例の電池モジュール10の長さ方向の中央部も、電池モジュール10を長さ方向に二分割する物理的に中央の領域や、予め長さ方向中央部に第2領域18bが設けられない(第1領域18aのみが設けられる)場合の電池モジュール10の長さ方向(Y方向)における各部位での電池温度の挙動を測定し、長さ方向において電池温度が所定の温度よりも高い領域を電池モジュール10の長さ方向中央部とすることができる。電池モジュール10の長さ方向端部は、例えば、長さ方向中央部の両側に位置する中央部以外の領域とすることができる。
図7に示すように、長さ方向(Y方向)に第1領域18a(第1凹部)及び第2領域18b(第2凹部)が設けられた電池モジュール10Aが、電池モジュール10の積層方向(X方向)の中央部に配置され、長さ方向(Y方向)に第1領域18a(第1凹部)のみが設けられた電池モジュール10Bが、電池モジュール10の積層方向(X方向)の端部に配置されている。
電池モジュール10A同士を隣り合わせて積層配置した長さ方向の中央部(R領域)における電池モジュール10A間の向かい合う2つの側面18は、間隔P2で離間しており、間隔P2で離間した向かい合う2つの側面18と第1リブ15とで囲まれる領域によって第2冷却経路S2が形成される。
一方、電池モジュール10A同士を隣り合わせて積層配置した長さ方向の端部(Q領域)における電池モジュール10A間の向かい合う2つの側面18は、間隔P1で離間しており、間隔P1で離間した向かい合う2つの側面18と第1リブ15とで囲まれる領域によって第1冷却経路S1が形成される。このように電池モジュール10A同士を隣り合わせて積層配置した場合、第2領域18bが電池モジュール10Aの長さ方向の中央部に設けられているので、中央部に第2冷却経路S2が形成され、第2冷却経路S2が形成される中央部両側の端部に、第1冷却経路S1が形成される。
また、電池モジュール10B同士を隣り合わせて積層配置した長さ方向の中央部及び中央部両側の端部(Q領域)は、電池モジュール10B間の向かい合う2つの側面18が間隔P1で離間しており、間隔P1で離間した向かい合う2つの側面18と第1リブ15とで囲まれる領域によって第1冷却経路S1が形成される。
電池モジュール10B同士を隣り合わせて積層配置した場合、電池モジュール10Bの長さ方向の全体が第1領域18bに形成されているので、中央部及び端部において第2冷却経路S2よりも狭い第1冷却経路S1のみが形成される。
本実施例では、モジュールケース11の厚さD2が厚さD1よりも薄い分、モジュールケース11の第2領域18bの側面18は、第1リブ15の先端に対して第2領域18b以外の側面18よりも内側に凹状となり、第2領域18bの第1リブ15によって形成される第2冷却経路S2は、第2領域18b以外のモジュールケース11の側面18に形成される第1冷却経路S1よりも広くなり、流通する空気の流量を増加させることができる。
なお、電池モジュール10Aと電池モジュール10Bとが隣り合わせで配置される電池モジュール間は、電池モジュール10A及び10B間の向かい合う2つの側面18が間隔P3で離間し、間隔P3で離間した向かい合う2つの側面18と第1リブ15とで囲まれる領域によって間隔P3に対応した冷却経路が形成される。この場合であっても、間隔P3は間隔P1よりも大きく(P2>P3>P1)、第1冷却経路S1よりも大きい冷却経路が形成されることになる。
電池モジュール10A同士を隣り合わせて積層配置した場合と同様に、電池モジュール10Aの第2領域18bによって、電池モジュール10B同士が隣り合う2つの面において形成される第1領域18aに対する第1冷却経路S1よりも大きい冷却経路が形成される。このため、例えば、並んで配置される複数の電池モジュールのうち、積層方向の中央に位置する電池モジュールのみに電池モジュール10Aを配置することで、積層方向中央部及び電池モジュール10の長さ方向中央部の冷却経路を、電池パック1の他の部位に形成される冷却経路よりも大きくすることができ、電池モジュール10の積層方向において電池パック1全体の冷却効率のバラツキを抑制できる。
また、図4の例では、電池モジュール10Aの長さ方向における中央部に薄肉部である第2領域18bが形成される一例を示しているが、例えば、電池モジュール10Aの長さ方向全体を薄肉部に形成し、電池モジュール10A全体に第2領域18bのみが設けられるように構成することも可能である。言い換えれば、図5に示した電池モジュール10Bのモジュールケース11の厚さD1における側面18よりも、電池モジュール10Aのモジュールケース11の厚さD2における側面18全体が、電池モジュール10Aの内側に位置するように構成することもできる。この場合においても、電池モジュール10の積層方向において電池パック1の中央部の冷却効率を向上させることができ、電池パック1全体の冷却効率のバラツキを抑制できる。
図8は、図6のB−B断面図であり、図7のR領域に対応する隣り合う電池モジュール10A間の上下方向の断面図である。図9は、図6のC−C断面図であり、図7のQ領域に対応する隣り合う電池モジュール10B間の上下方向の断面図である。なお、図7、図8の例では、半円状の突起部16の一例に示しているが、突起部16の断面形状は、これに限るものではなく、適宜設定することができる。
2つの電池モジュール10をX方向に並べた場合において、図3に示したように本実施例では、1つの電池モジュール10において、領域A1内の突起部16と、領域A2内の突起部16とがZ方向にずれて配置されている。また、図6に示すように、複数の電池モジュール10をX方向に並べるときには、正極端子13および負極端子14がX方向において交互に並ぶように、電池モジュール10を反転させながら配置している。電池モジュール10を反転させると、X方向で隣り合う2つの電池モジュール10において、一方の電池モジュール10の領域A1と、他方の電池モジュール10の領域A2とが、X方向で向かい合う。
図8において右側に設けられた突起部16は、一方の電池モジュール10の領域A1内に位置する突起部16である。図8の左側に設けられた突起部16は、他方の電池モジュール10の領域A2内に位置する突起部16である。図8に示すように、各冷却経路S2では複数の突起部16がZ方向に並んで配置されるとともに、領域A1内の突起部16と、領域A2内の突起部16とがZ方向においてずれている。また、図8において、領域A1内の突起部16の傾斜方向と、領域A2内の突起部16の傾斜方向とは、互いに異なっている。
冷却経路S2に空気が進入すると、空気は、突起部16に衝突しながら、冷却経路S2内を移動する。図8の矢印は、空気の移動方向(一例)を示している。空気を突起部16に衝突させることにより、空気の流れに乱流を発生させることができる。空気の流れに乱流を発生させれば、電池モジュール10および空気の間の熱交換を促進させることができ、電池モジュール10の温度調節を効率良く行うことができる。なお、図8の矢印の大きさは、空気の流量の大きさを示している。
また、冷却経路S2内で、突起部16がZ方向においてずれているので、空気をスムーズに移動させることができる。つまり、一方の電池モジュール10の突起部16と、他方の電池モジュール10の突起部16とが、X方向において向かい合っていると、X方向で向かい合う2つの突起部16の間が狭くなり、Z方向への空気のスムーズな移動を阻害してしまうが、本実施例では、冷却経路S2内で、突起部16がZ方向においてずれているので、空気をスムーズに移動させることができる。図9についても同様である。
そして、図8に示すように、隣り合う電池モジュール10A間の長さ方向の中央部(電池モジュールの長さ方向中央部)では、第2領域18bの第1リブ15によって形成される冷却経路S2が、図9に示す隣り合う電池モジュール10B間の第1領域18aの第1リブ15によって形成される冷却経路S1よりも広くなる。
また、図9に示すように、隣り合う電池モジュール10A間の長さ方向の端部(電池モジュールの長さ方向端部)では、図9に示す隣り合う電池モジュール10B間の第1領域18aの第1リブ15によって形成される冷却経路S1と同じ冷却経路S1が形成され、冷却経路S2よりも小さくなっている。
図10において、上段は、電池パック1の電池モジュール間を流れる空気の一例を示す図であり、下段は、電池モジュール10の長さ方向中央部における電池パック1の積層方向の各部位での電池温度の一例を示す図である。図10の矢印は、空気の移動方向(一例)を示しており、矢印の大きさは空気の流量の大きさを示している。
電池パック1を車両に搭載したときには、車室内の空気を電池パック1に供給することができる。車室とは、乗員の乗車するスペースである。車室内の空気の温度は、空調装置等によって、電池パック1の温度調節に適した温度であることがある。そこで、車室内の空気を電池パック1に供給すれば、電池パック1の温度を調節することができる。なお、車室内の空気に限るものではなく、車外の空気を電池パック1に供給することもできる。また、空気以外の気体(熱交換媒体に相当する)や液体(熱交換媒体に相当する)を、電池モジュール10に接触させて、電池モジュール10の温度を調節することができる。
本実施例では、図3の矢印Dで示すように、電池モジュール10の上面から下面に向かって、空気を移動させている。図10に示すように、電池パック1の上面に吸気通路を設けることにより、温度調節用の空気を冷却経路S1、S2に導くことができる。また、電池パック1の下面に排気通路を設けることにより、冷却経路S1、S2からの空気を排気通路に導くことができる。
電池パック1をパックケースに収容することにより、電池パック1の上面および下面に対して、吸気通路や排気通路が設けられ、電池モジュール10の上面から下面に向かって、空気を移動させることができる。なお、これに限るものではなく例えば、電池モジュール10の下面から上面に向かって、空気を移動させることもできる。
図10に示すように、X方向に並んで配置される複数の電池モジュール10に対し、電池パック1のZ方向における上面の吸気通路をX方向に進む空気が熱交換媒体として流入する。電池パック1の上面をX方向に進む空気は、電池モジュール10間に形成された冷却経路S1,S2に流入し、電池モジュール10の側面18に沿うZ方向に移動する。
このとき、第2領域18bが電池モジュール10の長さ方向の中央部に設けられた電池モジュール10Aは、電池パック1の積層方向中央部に複数配置されている。このため、積層方向中央部の各電池モジュール10A間を流れる空気の流量が、積層方向端部に配置される第1領域18aのみが設けられた電池モジュール10B間を流れる空気の流量よりも多くなり、積層方向中央部に配置される電池モジュール10Aの冷却効率を向上させることができる。
したがって、積層方向端部の電池温度に対して積層方向中央部の電池温度の温度上昇を抑制することができ、電池パック1の積層方向全体での電池温度のバラツキの抑制、すなわち、並んで配置される各電池モジュールの電池性能のバラツキが抑制され、電池パック1の電池寿命の低下を低減させることが可能となる。
なお、図10の実線で示す線が、本実施例の電池パック1の積層方向中央部及び電池モジュール10の長さ方向中央部に第2領域18b(冷却経路S2)が設けられた場合の各部位の電池温度の挙動であり、二点鎖線で示す線が、積層方向中央部及び電池モジュール10の長さ方向中央部に第2領域18bが設けられない(第1領域18aのみが設けられる)場合の各部位の電池温度の挙動である。
また、本実施例では、第1リブ15がZ方向に延びている態様を例示しているが、例えば、Y方向に延びる第1リブ15を用いることができる。この場合、複数の第1リブ15がZ方向に並んで配置され、温度調節用の空気が電池モジュール10に対してY方向に移動する。
また、本実施例では、モジュールケース11の外面(側面18)に、第1リブ15、突起部16および第2リブ17を一体的に形成し、電池モジュール10の側面18に凹凸を形成しているが、これに限るものではない。例えば、各単電池12を収容する樹脂枠毎に個別に第1リブ15を設けて冷却経路を形成するための凹凸を設けることができる。また、電池モジュール10(モジュールケース11)の外面を平坦な面で構成し、X方向で隣り合う2つの電池モジュール10の間に、冷却経路S1,S2を形成するためのスペーサを配置するようにしてもよい。スペーサには、本実施例で説明した第1リブ15や突起部16が設けられていればよい。電池モジュール10とは別部材であるスペーサを用いても、本実施例と同様の効果を得ることができる。ここで、スペーサは、樹脂等で形成することができる。
1 電池パック
10(10A,10B) 電池モジュール
11 モジュールケース
12 単電池
13 正極端子
14 負極端子
15 第1リブ
16 突起部
17 第2リブ
18 側面
18a 第1領域
18b 第2領域(薄肉部)
21 エンドプレート
22 拘束ロッド

Claims (6)

  1. 複数の蓄電ユニットが所定の方向に並んで配置され、隣り合う2つの前記蓄電ユニットの間に、前記蓄電ユニットの温度調節に用いられる熱交換媒体を前記所定の方向と直交する方向に移動させる流通経路が設けられた蓄電装置であって、
    前記蓄電装置の前記所定の方向の中央部及び前記蓄電ユニットの長さ方向の中央部に形成される流通経路が、前記所定の方向又は前記長さ方向の他の部位に形成される流通経路よりも広く形成されているとともに、前記蓄電ユニットの前記所定の方向と直交する外面に形成される凹凸の凸部である、前記流通経路を形成するための複数のリブを備え、
    前記流通経路は、前記所定の方向において互いに向かい合う2つの面と前記リブとで形成されるとともに、前記蓄電ユニット間の互いに向かい合う2つの面が第1間隔で離間した第1流通経路と、前記蓄電ユニット間の互いに向かい合う2つの面が前記第1間隔よりも広い第2間隔で離間した第2流通経路と、を含み、
    前記第2間隔で離間した面に対応する第2凹部の凹面は、前記第1間隔で離間した面に対応する第1凹部の凹面よりも前記蓄電ユニットに対して内側に位置し、
    前記第2流通経路が、前記蓄電装置の前記所定の方向の中央部及び前記蓄電ユニットの長さ方向における中央部に設けられることを特徴とする蓄電装置。
  2. 前記第2流通経路が形成される前記蓄電装置の前記所定の方向の中央部に対して前記蓄電装置の端部側に位置する前記蓄電ユニット間に、前記第1流通経路が設けられることを特徴とする請求項に記載の蓄電装置。
  3. 前記第2流通経路が形成される前記蓄電ユニットの長さ方向の中央部に対して前記長さ方向の端部側に、前記第1流通経路が設けられることを特徴とする請求項1又は2に記載の蓄電装置。
  4. 前記蓄電ユニットの長さ方向の中央部に前記第2凹部が設けられるとともに、前記第2凹部が設けられた前記長さ方向の両側に前記第1凹部が設けられる第1蓄電ユニットと、前記長さ方向に前記第1凹部のみが設けられる第2蓄電ユニットと、を含み、
    前記第1蓄電ユニットが前記蓄電装置の前記所定の方向の中央部に、前記第2蓄電ユニットが前記所定の方向の中央部に対する前記蓄電装置の端部側にそれぞれ配置されてい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。
  5. 前記リブは、前記蓄電ユニットの外面に一体的に形成されていることを特徴とする請求項1から4のいずれか1つに記載の蓄電装置。
  6. 前記所定の方向において、前記複数の蓄電ユニットを挟む一対のエンドプレートと、
    前記所定の方向に延び、両端が前記一対のエンドプレートに接続される連結部材と、
    を有することを特徴とする請求項1からのいずれか1つに記載の蓄電装置。
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