JPH10106514A - 円筒形二次電池およびこれを用いた組電池 - Google Patents

円筒形二次電池およびこれを用いた組電池

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JPH10106514A
JPH10106514A JP27540696A JP27540696A JPH10106514A JP H10106514 A JPH10106514 A JP H10106514A JP 27540696 A JP27540696 A JP 27540696A JP 27540696 A JP27540696 A JP 27540696A JP H10106514 A JPH10106514 A JP H10106514A
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JP
Japan
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battery
secondary battery
spiral
heat radiating
casing
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JP27540696A
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Takaaki Abe
孝昭 安部
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Nissan Motor Co Ltd
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    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 簡単に製造でき、しかも熱伝導性に優れた円
筒形二次電池およびこれを用いた組電池を提供する。 【解決手段】 円筒形ケーシング1aの外周面に、当該
外周面の径以下の内径を有する螺旋状放熱板2が設けら
れている。螺旋状放熱板2の自己弾性力によってケーシ
ング1aに強固に押圧され、密着性が高まる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、円筒形二次電池お
よびこれを用いた組電池に関し、特に加熱性能および冷
却性能に優れた円筒形二次電池およびこれを用いた組電
池に関する。
【0002】
【従来の技術】この種の円筒形二次電池として、例えば
特開平5−190,166号に開示されたものが知られ
ているが、これは円筒形本体の中心部に熱伝導性に優れ
た極柱を採用することにより、電池内部で生じた熱を効
率的に表面へ伝えるようにしたものである。
【0003】ところが、この円筒形二次電池では、電池
内部で発生した熱を単に表面へ伝わりやすくしただけで
あるため、電池内部と電池表面との温度差は小さくなる
ものの、電池内部および電池表面の温度の絶対値を下げ
ることはできない。
【0004】また、二次電池が頻繁に使用されて電池の
内部発熱量が増加すると、円筒形ケーシングの表面だけ
で放熱するには限界があり、したがって、電池温度が限
界値を超えたり、またこれを抑制するために冷却空気を
増加させなければならないという問題があった。
【0005】しかも、大きな電池を用いる場合におい
て、この構造を採用すると極柱に金属を使用しなければ
ならないので、重量増加につながり、電気自動車用二次
電池としては航続距離が低下するといった問題があっ
た。
【0006】このため、冷却効果を上げることを目的と
して、従来よりケーシングの表面にフィンFを取り付け
ることが行われている(図5(A)(B)参照)。この
種のフィンFは、電池ケーシングに溶接やロー付けなど
の手段で取り付けるか、あるいはケーシングからの削り
だしによって形成される。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、溶接や
ロー付けによってフィンFを取り付けると、コストアッ
プするだけでなく、溶接時またはロー付け時の熱が電池
の正負極やセパレータなどの構成部品に悪影響を与える
おそれがあった。
【0008】また、削りだしによってフィンFを形成す
ると、歩留まりがきわめて悪いので、材料コストおよび
加工工数が嵩むという問題があった。これに加え、電池
のケーシングの板厚は、耐圧性を確保できる最小限の厚
さ、例えば0.4〜0.6mmとすることで、軽量化を
図っているが、削りだしによってはこの程度の薄さまで
加工できないという問題があった。
【0009】本発明は、このような従来技術の問題点に
鑑みてなされたものであり、簡単に製造でき、しかも熱
伝導性に優れた円筒形二次電池およびこれを用いた組電
池を提供することを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項1記載の本発明の円筒形二次電池は、円筒形
ケーシングの外周面に、当該外周面の径以下の内径を有
する螺旋状放熱板が設けられていることを特徴とする。
【0011】この請求項1記載の円筒形二次電池では、
外周面の径以下の内径を有する螺旋状放熱板が円筒形ケ
ーシングの外周面に設けられるので、螺旋状放熱板が有
する自己弾性力によって当該螺旋状放熱板は円筒形ケー
シングの外周面に強固に押圧されることになる。したが
って、特別な固定手段を施すことなく、円筒形ケーシン
グと螺旋状放熱板との密着性が確保でき、伝熱性に優れ
る円筒形二次電池を得ることができる。
【0012】請求項1記載の円筒形二次電池において、
螺旋状放熱板の螺旋ピッチは特に限定されず、等しく設
定することもできるが、請求項2記載の本発明の円筒形
二次電池は、前記螺旋状放熱板の螺旋ピッチが、前記二
次電池の中央に近づくにしたがって小さいことを特徴と
する。
【0013】こうすることで、放熱性の悪い二次電池の
中央に螺旋状放熱板を密集させることになるので、電池
単体の温度分布幅を小さくすることができる。
【0014】本発明は二次電池だけでなく、これを用い
た組電池にも適用することができる。すなわち、請求項
3記載の本発明の組電池は、請求項1記載の円筒形二次
電池が複数個直列または並列に接続され、温調空気によ
り前記二次電池が加熱または冷却される組電池であっ
て、前記温調空気の風下に向かうにしたがって、前記螺
旋状放熱板の螺旋ピッチが小さいことを特徴とする。
【0015】この請求項3記載の組電池では、温調空気
の風下に向かうにしたがって螺旋状放熱板の螺旋ピッチ
が小さいので、風下側に行くにしたがって温調空気によ
る加熱または冷却効果が弱くなるが、放熱板の密集度が
大きくなって伝熱率が高くなるので、各電池の温度を均
一に制御することができる。
【0016】また、請求項4記載の本発明の組電池は、
円筒形二次電池が温調空気の流れ方向に対して2列に配
置された組電池において、前記温調空気の風下側の列の
円筒形二次電池の円筒形ケーシングの外周面に、当該外
周面の径以下の内径を有する螺旋状放熱板が設けられて
いることを特徴とする。
【0017】この請求項4記載の組電池では、温調空気
の風下側の列の円筒形二次電池の円筒形ケーシングの外
周面に、当該外周面の径以下の内径を有する螺旋状放熱
板が設けられており、風上側の列の二次電池には放熱板
が設けられていないので、温調効果が弱くなりがちな風
下側の電池温度の調節が容易となり、両列の電池温度の
均一化を図ることができる。また、放熱板を必要最小限
とすることができるので、軽量化およびコストダウンが
達成できる。
【0018】
【発明の効果】請求項1記載の円筒形二次電池によれ
ば、特別な固定手段を施すことなく、円筒形ケーシング
と螺旋状放熱板との密着性が確保できるので、安価でし
かも伝熱性に優れた円筒形二次電池を得ることができ
る。
【0019】請求項2記載の円筒形二次電池によれば、
放熱性の悪い二次電池の中央に螺旋状放熱板を密集させ
るので、電池単体の温度分布幅を小さくすることがで
き、温度計測システムの簡略化を達成することができ
る。
【0020】請求項3記載の組電池によれば、温調空気
による加熱または冷却効果は風下側に行くにしたがって
弱くなるが、放熱板の密集度が大きくなって伝熱率が高
くなるので、各電池の温度を均一に制御することがで
き、温度計測システムの簡略化を達成することができ
る。
【0021】請求項4記載の組電池によれば、温調効果
が弱くなりがちな風下側の電池温度の調節が容易とな
り、両列の電池温度の均一化を図ることができ、温度計
測システムの簡略化を達成することができる。また、放
熱板を必要最小限とすることができるので、軽量化およ
びコストダウンが達成できる。
【0022】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面に
基づいて説明する。第1実施形態 図1は本発明の円筒形二次電池の第1実施形態を示す平
面図、正面図および側面図である。本実施形態の二次電
池1は、ケーシング1aが円筒形に形成されたもので、
内容物には特に限定されず種々の二次電池が適用でき
る。この二次電池1では、円筒形のケーシング1aの一
方の底面から正極負極端子5が突出し、ブスバー6によ
り直列または並列に接続されている。また、二つの二次
電池1A,1Bは、互いの絶縁性を保つためと、加熱用
または冷却用空気を流すための隙間Sを確保するため
に、スペーサ4によって例えば電池収納ケース8に固定
されている。
【0023】特に本実施形態では、例えば幅3mm程度
の帯板をその主面が軸方向に対して略直角となるように
螺旋状に加工された螺旋状放熱板2が、各二次電池1
A,1Bのケーシング1aの外周面に巻回されている。
この螺旋状放熱板2の内径は、二次電池1のケーシング
1aの外径に等しいかあるいは外径よりわずかに小さく
形成されており、螺旋状放熱板2が有する自己弾性力に
よって、当該放熱板2はケーシング1aの外周面に押圧
されることとなる。このようにしてケーシング1aの外
周面に装着された螺旋状放熱板2は、自己弾性力を有し
ているのでそのままでもある程度の固定力はあるが、本
実施形態では、二次電池1の軸方向に沿って螺旋状放熱
板2を固縛するためのプレート3が設けられて、例えば
放熱板2の両端とプレート3との接合部7が溶接によっ
て固定されている。
【0024】なお、図1に示す実施形態では、各二次電
池1A,1Bに3つの螺旋状放熱板2が設けられている
が、本発明では特に限定されず、1つのまたはそれ以上
の螺旋状放熱板2を設けることもできる。また、隣接す
る二次電池1A,1B間で、螺旋状放熱板2,2が互い
に干渉しないように、当該螺旋状放熱板2,2は同位相
でケーシング1aに巻回されている。
【0025】次に作用を説明する。一般的な二次電池
は、内部抵抗によって内部発熱が生じ、冷却を行う必要
がある。また、低温で使用するときは二次電池の内部抵
抗が増加し電池の性能が低下するので、適当な温度に加
熱する必要もある。このため、本実施形態の二次電池1
では、2つの二次電池1A,1Bとスペーサ4とによっ
て囲まれた隙間Sに温調空気を流し、二次電池1A,1
Bの加熱または冷却を行うようにしている。
【0026】例えば、二次電池1A,1Bを冷却する場
合には、図外の温調空気供給装置から電池ケース8内の
隙間Sへ冷風を流す。これにより、電池内部の熱がケー
シング1aから螺旋状放熱板2に伝わって冷風中に放熱
される。また、二次電池1A,1Bを加熱する場合には
温調空気供給装置から電池ケース8内の隙間Sへ温風を
流す。これにより、この温風の熱が螺旋状放熱板2から
ケーシング1aに伝わり、電池内部に至る。
【0027】特に本実施形態の二次電池1A,1Bで
は、螺旋状放熱板2の内径を二次電池1A,1Bのケー
シング1aの外径以下としているので、放熱板2が有す
る自己弾性力によって当該放熱板2は二次電池ケーシン
グ1aの外周面に強固に押圧されることとなる。したが
って、二次電池ケーシング1aと放熱板2との密着性が
高まり、熱伝導性に優れたものとなる。また、自己弾性
力によって強固に固定されるのでコストアップの要因と
なる溶接、ロー付けあるいは削りだしといった特別な加
工が不要となる。
【0028】本実施形態の二次電池において、幅3mm
の帯板を10mmのピッチで螺旋状に巻いた螺旋状放熱
板2を用いた場合、放熱板2の放熱効率を約70%とす
ると、伝熱効果は従来のものに比べて約30%向上し、
したがって冷却空気を送風することにより電池温度の上
昇が約30%低減できる。このとき、電池の内部温度に
ついては、電池内の熱伝導度を0.5W/m・K、電池
ケーシング1aの外径を67mm、内径を17mmとす
ると、約20%の温度上昇を抑制することができる。円
筒形ケーシング1aの両底面から電極を取り出すタイプ
の電池においては、従来のものと冷却効果を一概に比較
できないが、本実施形態の二次電池に従来のものを適用
した場合における両者の重量を比較すると、従来のもの
が183gの増加であるのに対し、本実施形態の電池で
は67gの増加で足りる。従って、電気自動車1台に換
算すると11kgの重量軽減効果がある。
【0029】第2実施形態 図2は本発明の円筒形二次電池の第2実施形態を示す平
面図であり、この実施形態では、螺旋状放熱板2の螺旋
ピッチPが、二次電池1の中央に近づくにしたがって小
さくなっている。すなわち、電池ケーシング1aの一方
の底面に近い外周面の螺旋ピッチPは比較的大きいが、
電池の中央に近づくにしたがって螺旋ピッチPが小さく
なり、さらに電池ケーシング1aの他方の底面に近づく
にしたがって再び螺旋ピッチPが大きくなっている。
【0030】これにより、放熱効率が低い電池の中央部
に放熱板2が密集するので、この部位の温度を上昇また
は下降させやすくなり、電池単体での電池温度の分布幅
が小さくなって電池の温度管理が容易となる。
【0031】第3実施形態 図3は本発明の円筒形二次電池の第3実施形態を示す平
面図および正面図であり、本実施形態は、第1実施形態
の二次電池1を複数個直列または並列に接続した組電池
10である。そして、図3に矢印にて示すように、電池
ケースの一方から、図外の温調空気供給装置によって温
風または冷風を送風し、電池温度を調節する。
【0032】本実施形態でも、各二次電池1A,1B,
1C,1Dの電池ケーシング1aの外周面に螺旋状放熱
板2がそれぞれ巻回されているが、温調空気の風下に向
かうにしたがって、各電池1A,1B,1C,1Dにお
ける螺旋状放熱板2の螺旋ピッチPが小さくなってい
る。すなわち、もっとも風上側に配置された二次電池1
Aの螺旋状放熱板2の螺旋ピッチPが最も大きく、最も
風下側に配置された二次電池1Dの螺旋状放熱板2の螺
旋ピッチPが最も小さく設けられている。
【0033】これにより、風下側に行くにしたがって温
風または冷風による加熱または冷却効果が弱くなるが、
放熱板2の密集度が大きくなって伝熱率が高くなるの
で、各電池1A,1B,1C,1Dの温度を均一に制御
することができる。
【0034】なお、螺旋状ピッチPは風下に行くにした
がって厳密な意味で小さくする必要はなく、例えば2つ
または3つ単位で螺旋ピッチPを小さくしても良い。
【0035】第4実施形態 図4は本発明の円筒形二次電池の第4実施形態を示す平
面図および正面図であり、本実施形態は、円筒形二次電
池1が温調空気の流れ方向に対して2列1M,1Nに配
置された組電池10である。そして、第3実施形態と同
様に、矢印で示すように、電池ケース8の一方から、図
外の温調空気供給装置によって温風または冷風を送風
し、電池温度を調節する。
【0036】本実施形態では、温調空気の風下側の列の
円筒形二次電池列1Nの円筒形ケーシング1aの外周面
にのみ、当該外周面の径以下の内径を有する螺旋状放熱
板2が設けられており、風上側の列の二次電池列1Mに
は放熱板2が設けられていない。
【0037】これは、1列目と2列目の二次電池1M,
1Nの間で、温調空気による加熱差または冷却差が生じ
た分だけ、2列目の二次電池1Nに螺旋状放熱板2を設
け、両列1M,1Nの電池温度の均一化を図るととも
に、放熱板2を必要最小限とすることで、軽量化および
コストダウンを図るためである。
【0038】なお、以上説明した実施形態は、本発明の
理解を容易にするために記載されたものであって、本発
明を限定するために記載されたものではない。したがっ
て、上記の実施形態に開示された各要素は、本発明の技
術的範囲に属する全ての設計変更や均等物をも含む趣旨
である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の円筒形二次電池の第1実施形態を示す
平面図、正面図および側面図である。
【図2】本発明の円筒形二次電池の第2実施形態を示す
平面図である。
【図3】本発明の円筒形二次電池の第3実施形態を示す
平面図および正面図である。
【図4】本発明の円筒形二次電池の第4実施形態を示す
正面図である。
【図5】従来の円筒形二次電池のフィンを示す斜視図で
ある。
【符号の説明】
1…二次電池 1a…電池ケーシング 2…螺旋状放熱板 3…プレート 4…スペーサ 5…電極 6…ブスバー 10…組電池 P…螺旋ピッチ

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】円筒形ケーシングの外周面に、当該外周面
    の径以下の内径を有する螺旋状放熱板が設けられている
    ことを特徴とする円筒形二次電池。
  2. 【請求項2】前記螺旋状放熱板の螺旋ピッチが、前記二
    次電池の中央に近づくにしたがって小さいことを特徴と
    する請求項1記載の円筒形二次電池。
  3. 【請求項3】請求項1記載の円筒形二次電池が複数個直
    列または並列に接続され、温調空気により前記二次電池
    が加熱または冷却される組電池であって、前記温調空気
    の風下に向かうにしたがって、前記螺旋状放熱板の螺旋
    ピッチが小さいことを特徴とする組電池。
  4. 【請求項4】円筒形二次電池が温調空気の流れ方向に対
    して2列に配置された組電池において、前記温調空気の
    風下側の列の円筒形二次電池の円筒形ケーシングの外周
    面に、当該外周面の径以下の内径を有する螺旋状放熱板
    が設けられていることを特徴とする組電池。
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