JP6085784B2 - Battery module - Google Patents
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Description
本発明は、複数の蓄電池を有する電池モジュールに関する。 The present invention relates to a battery module having a plurality of storage batteries.
近年、電気自動車等のモータ駆動用電源や家庭用の非常電源等の種々の用途において、複数の蓄電池をケースに内包した電池モジュールが用いられている。電池モジュールは、充放電時に発熱する複数の蓄電池を冷却する冷却構造を備えている。
冷却構造を備えた電池モジュールとしては、例えば、特許文献1に示されたように、冷却ファンによってケース内の空気を強制的に対流させるものがある。
In recent years, a battery module in which a plurality of storage batteries are enclosed in a case has been used in various applications such as a power source for driving a motor such as an electric vehicle and an emergency power source for home use. The battery module includes a cooling structure that cools a plurality of storage batteries that generate heat during charging and discharging.
As a battery module provided with a cooling structure, for example, as disclosed in
しかしながら、特許文献1の電池モジュールには、以下の課題がある。
この電池モジュールにおいては、蓄電池を冷却するために冷却ファンを配置するスペースが必要となり、冷却ファンを駆動させるための電力も必要となる。また、電池モジュールに、冷却ファンへ電力を供給するための電気配線などを設ける必要もある。そのため、特許文献1の電池モジュールは、その構造が複雑になってしまう。
However, the battery module of
In this battery module, a space for disposing a cooling fan is required to cool the storage battery, and electric power for driving the cooling fan is also required. It is also necessary to provide the battery module with electrical wiring for supplying power to the cooling fan. Therefore, the structure of the battery module of
本発明は、かかる背景に鑑みてなされたものであり、蓄電池の冷却性能を確保しながら、構造をシンプルにすることができる電池モジュールを提供しようとするものである。 This invention is made | formed in view of this background, and it aims at providing the battery module which can simplify a structure, ensuring the cooling performance of a storage battery.
本発明の一態様は、複数の蓄電池と、
該複数の蓄電池が配置される下方ケースと、
該下方ケースに上方から被さって、該下方ケースとの間に上記複数の蓄電池を収容する電池収容空間を形成する上方ケースと、
該上方ケースの上面に配置された回路基板と、
上記上方ケースとの間に、上記回路基板を収容する基板収容空間を形成するカバーと、を備えており、
上記上方ケースの上面には、上記電池収容空間と上記基板収容空間とを連通する連通口が形成されており、
上記下方ケースと上記上方ケースとの間には、該下方ケースの底部と該上方ケースの天井部との間隔を保つよう、該下方ケースに該上方ケースが支えられることによって、第1隙間が形成されており、
上記上方ケースと上記カバーとの間には、該上方ケースの天井部と該カバーの天井部との間隔を保つよう、該上方ケースに該カバーが支えられることによって、第2隙間が形成されており、
上記複数の蓄電池によって加熱された上記電池収容空間の空気が、上記連通口を経由して上記基板収容空間に流れ込む際に、上記第1隙間から上記電池収容空間に空気が流れ込むと共に、上記基板収容空間の空気が上記第2隙間から外部へ排気されるよう構成されていることを特徴とする電池モジュールにある(請求項1)。
One embodiment of the present invention includes a plurality of storage batteries,
A lower case in which the plurality of storage batteries are disposed;
An upper case that covers the lower case from above and forms a battery housing space for housing the plurality of storage batteries with the lower case;
A circuit board disposed on the upper surface of the upper case;
A cover that forms a board housing space for housing the circuit board between the upper case and the upper case;
A communication port is formed on the upper surface of the upper case to communicate the battery housing space and the substrate housing space.
A first gap is formed between the lower case and the upper case by supporting the upper case on the lower case so as to maintain a gap between the bottom of the lower case and the ceiling of the upper case. Has been
A second gap is formed between the upper case and the cover by supporting the cover on the upper case so as to maintain a space between the ceiling portion of the upper case and the ceiling portion of the cover. And
When the air in the battery housing space heated by the plurality of storage batteries flows into the substrate housing space via the communication port, the air flows into the battery housing space from the first gap, and the substrate housing The battery module is configured such that air in the space is exhausted to the outside through the second gap (claim 1).
上記電池モジュールにおいては、上記上方ケースに上記連通口を形成し、この連通口によって、上記電池収容空間と上記基板収容空間とを連通させるといった簡単な工夫により、上記複数の蓄電池の冷却性能を確保している。
上記電池モジュールにおいて、充放電を行った際に、上記複数の蓄電池が発熱し、該蓄電池の周囲の空気が加熱される。加熱された空気は、上記電池収容空間における上方へと移動し、上記連通口を経由して、上記基板収容空間へと流れ込む。これと並行して、上記電池収容空間には、上記基板収容空間へと流れ出た空気を補うように、上記上方ケースと上記下方ケースとの間の隙間から、外部の加熱されていない空気が流れ込む。
In the battery module, the communication port is formed in the upper case, and the cooling performance of the plurality of storage batteries is secured by a simple device such that the battery housing space communicates with the substrate housing space through the communication port. doing.
In the battery module, when charging / discharging is performed, the plurality of storage batteries generate heat, and the air around the storage batteries is heated. The heated air moves upward in the battery housing space and flows into the substrate housing space through the communication port. In parallel with this, outside unheated air flows into the battery housing space from the gap between the upper case and the lower case so as to supplement the air flowing out into the substrate housing space. .
そして、上記電池収容空間から加熱された空気が流れ込むことによって、上記基板収容空間内の空気は、上記上方ケースと上記カバーとの間の隙間から外部へと押し出される。
また、このときには、上記回路基板によって加熱された空気も、上方ケースとカバーとの間の隙間から外部へと押し出される。
Then, when heated air flows from the battery housing space, the air in the substrate housing space is pushed out from the gap between the upper case and the cover.
At this time, the air heated by the circuit board is also pushed out from the gap between the upper case and the cover.
このように、上記電池収容空間及び上記基板収容空間の2つの空間を上記連通口で繋ぎ、加熱された空気が上記電池収容空間から上記基板収容空間へと移動できる状態を形成することにより、上記電池収容空間には、外側から内側へと空気を引き込む流れを形成し、上記基板収容空間には、内側から外側へと空気を押し出す流れを形成することができる。これにより、上記複数の蓄電池によって加熱された上記電池収容空間内の空気を外部の加熱されていない空気に効率よく入れ替えることができ、上記複数の蓄電池の冷却性能を確保することができる。 Thus, by connecting the two spaces of the battery housing space and the substrate housing space with the communication port, and forming a state in which heated air can move from the battery housing space to the substrate housing space, A flow for drawing air from the outside to the inside can be formed in the battery housing space, and a flow for pushing air from the inside to the outside can be formed in the substrate housing space. Thereby, the air in the said battery accommodating space heated by the said some storage battery can be efficiently replaced | exchanged for the air which is not heated outside, and the cooling performance of the said some storage battery can be ensured.
また、上記電池モジュールは、上記のごとく、温度差によって生じる空気の対流を利用して、上記複数の蓄電池を冷却可能に構成されている。そのため、従来、電池モジュールに設けられていた冷却ファンを用いる必要がなく、上記電池モジュールの構造をシンプルにすることができる。 In addition, as described above, the battery module is configured to be able to cool the plurality of storage batteries by using air convection caused by a temperature difference. Therefore, it is not necessary to use a cooling fan conventionally provided in the battery module, and the structure of the battery module can be simplified.
以上のごとく、上記電池モジュールによれば、冷却性を確保しながら、構造をシンプルにすることができる。 As described above, according to the battery module, the structure can be simplified while ensuring the cooling performance.
上記電池モジュールにおいて、上記下方ケースの外縁部の全周には、上方に起立する下方側壁部が形成されており、上記上方ケースの外縁部の全周には、上記下方側壁部に対する外側に被さるよう、下方に垂下する上方側壁部が形成されており、上記第1隙間は、上記下方側壁部と上記上方側壁部との間に形成されていてもよい(請求項2)。この場合には、上記下方ケースと上記上方ケースとの間の隙間から、上記電池収容空間へ、水分などが浸入することを容易に防止できる。 In the battery module, a lower side wall portion that rises upward is formed on the entire periphery of the outer edge portion of the lower case, and the entire outer periphery of the upper case covers the outer side of the lower side wall portion. As described above, an upper side wall portion that hangs downward is formed, and the first gap may be formed between the lower side wall portion and the upper side wall portion. In this case, it is possible to easily prevent moisture and the like from entering the battery housing space from the gap between the lower case and the upper case.
また、上記上方ケースの上面であって上記カバーに対する内側の位置には、上記第2隙間から上記基板収容空間に水が浸入することを防止する外側浸入防止壁が形成されていてもよい(請求項3)。この場合には、上記基板収容空間に配置された上記回路基板に水が付着することを容易に防止できる。 In addition, an outer permeation prevention wall that prevents water from entering the substrate housing space from the second gap may be formed on the upper surface of the upper case and inside the cover. Item 3). In this case, it is possible to easily prevent water from adhering to the circuit board disposed in the board housing space.
また、上記上方ケースの上面であって上記連通口の周囲には、該連通口に水が浸入することを防止する内側浸入防止壁が形成されていてもよい(請求項4)。この場合には、上記連通口から上記電池収容空間に水が浸入することを容易に防止できる。 Further, an inner infiltration prevention wall for preventing water from entering the communication port may be formed on the upper surface of the upper case and around the communication port. In this case, water can be easily prevented from entering the battery housing space from the communication port.
上記電池モジュールにかかる実施例について、図1〜図5を参照して説明する。
図1、図4及び図に示すごとく、電池モジュール1は、24個の蓄電池11と、この蓄電池11が配置される下方ケース2と、下方ケース2に上方から被さって、下方ケース2との間に24個の蓄電池11を収容する電池収容空間101を形成する上方ケース3と、を備えている。また、電池モジュール1は、上方ケース3の上面に配置された回路基板5と、上方ケース3との間に、回路基板5を収容する基板収容空間102を形成するカバー4と、を備えている。
Examples of the battery module will be described with reference to FIGS.
As shown in FIGS. 1, 4, and 4, the
図1及び図4に示すごとく、上方ケース3の上面には、電池収容空間101と基板収容空間102とを連通する連通口34が形成されている。電池モジュール1は、蓄電池11によって加熱された電池収容空間101の空気が、連通口34を経由して基板収容空間102に流れ込む際に、下方ケース2と上方ケース3との間の隙間61から電池収容空間101に空気が流れ込むと共に、基板収容空間102の空気が上方ケース3とカバー4との間の隙間62から外部へ排気されるよう構成されている。
As shown in FIGS. 1 and 4, a
以下、さらに詳細に説明する。
図1〜図4に示すごとく、電池モジュール1は、上述のごとく、24個の蓄電池11と、電池収容空間101を形成し蓄電池11を収容する上方ケース3及び下方ケース2と、上方ケース3の上面に配置された回路基板5と、上方ケース3との間に基板収容空間102を形成するカバー4とを有している。尚、本例において、下方ケース2、上方ケース3及びカバー4は、熱伝導性樹脂によって形成されている。したがって、電池モジュール1蓄電池11が発した熱の一部は、下方ケース2、上方ケース3及びカバー4を伝達して、外気へと放熱される。
This will be described in more detail below.
As shown in FIGS. 1 to 4, as described above, the
本例において、24個の蓄電池11は、図示しない電池ホルダーによって一体に固定された円筒電池からなり、その軸方向と直交する横方向と、軸方向及び横方向の両方と直交する縦方向に並べて配置されている。図4に示すごとく、蓄電池11は、横方向においては、隣り合う電極の方向が同一となるように3列並べられており、縦方向においては、隣り合う蓄電池11における電極の方向が反対となるように8列並べられている。各蓄電池11は、横方向に並ぶ蓄電池11同士は並列接続、縦方向に並ぶ蓄電池11同士は直列接続となるように、軸方向両側にそれぞれ配された接続タブ13によって電気的に接続されている。また、縦方向両端に配された接続タブ13は、図示しない出力端子とそれぞれ接続されている。
In this example, the 24
尚、本例においては、蓄電池11に円筒電池を用いたが、これに限られるものではなく、ラミネートセル型電池など種々の形状の蓄電池11を用いることができる。また、蓄電池11は、マンガン系やニッケル系等の各種リチウムイオン電池、鉛畜電池等、種々の二次電池を用いることができる。
In this example, a cylindrical battery is used as the
図1〜図3に示すごとく、蓄電池11が配される下方ケース2は、上方から見て略矩形状をなす下方底部22と、下方底部22の外縁部の全周から上方に起立する下方側壁部21とを備えており、下方側壁部21の上端は開口している下方ケース2は、長手方向と直交して配された下方側壁部21に形成された一対の下方フランジ211を有している。下方ケース2の内側には、電池ホルダーと嵌合可能な電池固定構造(図示略)を備えている。
As shown in FIGS. 1 to 3, the
図1〜図3に示すごとく、下方ケース2に上方から被さって配される上方ケース3は、上方から見て下方底部22よりも外形が大きい上方天井面32と、上方天井面32の外縁部の全周から垂下する上方側壁部31とを備えている。上方ケース3は、長手方向と直交して配された上方側壁部31に形成された一対の上方フランジ311を有しており、この上方フランジ311と下方ケース2の下方フランジ211とを、図示しないボルトによって締結することで固定されている。
As shown in FIGS. 1 to 3, the
図1〜図3に示すごとく、上方側壁部31は、下方側壁部21との間に隙間61を形成するよう、下方側壁部21の外側に被さるように形成されており、上方側壁部31の下端部は、下方側壁部21の上端部よりも下方にある。そのため、下方ケース2と上方ケース3との間の隙間61から、電池収容空間101へ、水分などが浸入することを容易に防止できる。
As shown in FIGS. 1 to 3, the
また、図4及び図5に示すごとく、上方ケース3において、長手方向と平行に配された上方側壁部31の外側面及び内側面には、上下方向に沿って、凹凸形状312が形成されている。上方側壁部31の内側面に凹凸形状312を形成することにより、上方側壁部31と下方側壁部21との間の隙間61を部分的に拡大し、空気を効率よく流通させることができる。
また、上方側壁部31における表面積を拡大し、上方ケース3の放熱性を向上すると共に、上方側壁部31の剛性を向上することができる。
Further, as shown in FIGS. 4 and 5, in the
Further, the surface area of the upper
図1に示すごとく、上方ケース3と下方ケース2との間には、両者によって周囲の全周を囲まれ、24個の電池を収容する電池収容空間101が形成されている。
As shown in FIG. 1, between the
図1及び図2に示すごとく、上方ケース3の上面には、基板収容空間102に水が浸入することを防止する外側浸入防止壁33と、回路基板5を締結固定する基板固定部36と、電池収容空間101と基板収容空間102とを連通する連通口34とが形成されている。
外側浸入防止壁33は、上方ケース3の上面における外縁部よりも内側の位置において、外縁部の全周に沿って起立している。
As shown in FIGS. 1 and 2, on the upper surface of the
The outer
図1及び図2に示すごとく、基板固定部36は、外側浸入防止壁33の内側に形成されており、ボルトを螺号可能なネジ穴が形成された2つのボス361と、回路基板5の固定用穴(図示略)と嵌合する嵌合部362からなる。回路基板5は、2つのボス361へのボルト締結と、嵌合部362を用いた嵌合とによって固定されている。
基板固定部36に固定された回路基板5には、電池モジュール1の状態を監視するための種々の回路や、外部負荷と接続するためのコネクタ等を設けてある。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
The
図1及び図2に示すごとく連通口34は、外側浸入防止壁33の内側に、上方ケース3の長手方向両端側にそれぞれ1つずつ、合計2個形成されている。連通口34は、上方から見て矩形形状をなしており、連通口34の周囲には、連通口34に水が浸入することを防止する内側浸入防止壁35が形成されている。
内側浸入防止壁35は、各連通口34の外側において、連通口34の全周を囲むように上方に起立している。そのため、連通口34から電池収容空間101に水が浸入することを容易に防止できる。
As shown in FIGS. 1 and 2, two
The inner
図1及び図2に示すごとく、上方ケース3との間に基板収容空間102を形成するカバー4は、上方から見て略矩形状をなすカバー天井面41と、カバー天井面41の外縁部の全周から垂下するカバー側壁部42とを有している。
カバー側壁部42は、外側浸入防止壁33に対する外側に被さるよう形成されており、カバー4と上方ケース3との間の隙間62は、外側侵入防止壁33及び上方天井面32とカバー側壁部42との間に形成されている。そのため、隙間62から基板収容空間102への水の浸入を防止し、基板収容空間102に配置された回路基板5に水が付着することを容易に防止できる。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
The cover
次に、本例の作用効果について説明する。
電池モジュール1においては、上方ケース3に連通口34を形成し、この連通口34によって、電池収容空間101と基板収容空間102とを連通させるといった簡単な工夫により、内蔵する蓄電池11の冷却性能を確保している。
電池モジュール1において、充放電を行った際に、内蔵する蓄電池11が発熱し、該蓄電池11の周囲の空気が加熱される。加熱された空気は、電池収容空間101における上方へと移動し、連通口34を経由して、基板収容空間102へと流れ込む。これと並行して、電池収容空間101には、基板収容空間102へと流れ出た空気を補うように、上方ケース3と下方ケース2との間の隙間61から、外部の加熱されていない空気が流れ込む。
Next, the function and effect of this example will be described.
In the
In the
そして、電池収容空間101から基板収容空間102へ加熱された空気が流れ込むことによって、基板収容空間102内の空気は、上方ケース3とカバー4との間の隙間62から外部へと押し出される。
また、このときには、回路基板5によって加熱された空気も、上方ケース3とカバー4との間の隙間62から外部へと押し出される。
Then, the heated air flows from the
At this time, the air heated by the
このように、電池収容空間101及び基板収容空間102の2つの空間を連通口34で繋ぎ、加熱された空気が電池収容空間101から基板収容空間102へと移動できる状態を形成することにより、電池収容空間101には、外側から内側へと空気を引き込む流れを形成し、基板収容空間102には、内側から外側へと空気を押し出す流れを形成することができる。これにより、内蔵する蓄電池11によって加熱された電池収容空間101内の空気を外部の加熱されていない空気に効率よく入れ替えることができ、複数の蓄電池11の冷却性能を確保することができる。
In this way, the
また、電池モジュール1は、上記のごとく、温度差によって生じる空気の対流を利用して、複数の蓄電池11を冷却可能に構成されている。そのため、従来、電池モジュール1に設けられていた冷却ファンを用いる必要がなく、電池モジュール1の構造をシンプルにすることができる。
Moreover, the
以上のごとく、電池モジュール1によれば、冷却性を確保しながら、構造をシンプルにすることができる。
As described above, according to the
1 電池モジュール
101 電池収容空間
102 基板収容空間
11 蓄電池
2 下方ケース
21 下方側壁部
3 上方ケース
31 上方側壁部
34 連通口
4 カバー
42 カバー側壁部
5 回路基板
61、62 隙間
DESCRIPTION OF
Claims (4)
該複数の蓄電池が配置される下方ケースと、
該下方ケースに上方から被さって、該下方ケースとの間に上記複数の蓄電池を収容する電池収容空間を形成する上方ケースと、
該上方ケースの上面に配置された回路基板と、
上記上方ケースとの間に、上記回路基板を収容する基板収容空間を形成するカバーと、を備えており、
上記上方ケースの上面には、上記電池収容空間と上記基板収容空間とを連通する連通口が形成されており、
上記下方ケースと上記上方ケースとの間には、該下方ケースの底部と該上方ケースの天井部との間隔を保つよう、該下方ケースに該上方ケースが支えられることによって、第1隙間が形成されており、
上記上方ケースと上記カバーとの間には、該上方ケースの天井部と該カバーの天井部との間隔を保つよう、該上方ケースに該カバーが支えられることによって、第2隙間が形成されており、
上記複数の蓄電池によって加熱された上記電池収容空間の空気が、上記連通口を経由して上記基板収容空間に流れ込む際に、上記第1隙間から上記電池収容空間に空気が流れ込むと共に、上記基板収容空間の空気が上記第2隙間から外部へ排気されるよう構成されていることを特徴とする電池モジュール。 A plurality of storage batteries;
A lower case in which the plurality of storage batteries are disposed;
An upper case that covers the lower case from above and forms a battery housing space for housing the plurality of storage batteries with the lower case;
A circuit board disposed on the upper surface of the upper case;
A cover that forms a board housing space for housing the circuit board between the upper case and the upper case;
A communication port is formed on the upper surface of the upper case to communicate the battery housing space and the substrate housing space.
A first gap is formed between the lower case and the upper case by supporting the upper case on the lower case so as to maintain a gap between the bottom of the lower case and the ceiling of the upper case. Has been
A second gap is formed between the upper case and the cover by supporting the cover on the upper case so as to maintain a space between the ceiling portion of the upper case and the ceiling portion of the cover. And
When the air in the battery housing space heated by the plurality of storage batteries flows into the substrate housing space via the communication port, the air flows into the battery housing space from the first gap, and the substrate housing A battery module characterized in that air in the space is exhausted to the outside through the second gap.
上記上方ケースの外縁部の全周には、上記下方側壁部に対する外側に被さるよう、下方に垂下する上方側壁部が形成されており、
上記第1隙間は、上記下方側壁部と上記上方側壁部との間に形成されていることを特徴とする電池モジュール。 In the battery module according to claim 1, a lower side wall portion standing upward is formed on the entire periphery of the outer edge portion of the lower case,
On the entire periphery of the outer edge portion of the upper case, an upper side wall portion that hangs downward is formed so as to cover the outer side with respect to the lower side wall portion.
The battery module, wherein the first gap is formed between the lower side wall and the upper side wall.
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