JPH10106521A - 蓄電池電源装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 単電池を集積して所定電圧、電力量の蓄電池
電源装置を構成する際の、単電池個々の温度を均一化す
る冷却構造を備えた蓄電池電源装置を提供する。 【解決手段】 熱伝導性に優れた材料により成形される
冷却ブロックＡ、Ｂ内に冷媒管路６を埋設すると共に、
蓄電池収容穴に蓄電池２を収容する。蓄電池２を構成す
る単電池個々の熱は密着する冷却ブロックＡ、Ｂに奪わ
れ、冷却ブロックＡ、Ｂは冷媒管路６を流れる冷媒によ
り冷却される。冷媒管路６への冷媒流通方向は、層毎に
逆向きにすることで、温度の均一化を図ることができ
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、複数の単電池を組
み合わせて所定電力量を得る蓄電池電源装置に関し、特
に集合体となる蓄電池の温度上昇を抑える構造を備えた
蓄電池電源装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】複数の単電池を集積して所望の出力電圧
と電力量とを得る蓄電池電源を構成するとき、集積され
た中央部分に位置する単電池は、周囲の単電池からの熱
伝導を受け、しかも放熱が困難になるため、蓄熱による
温度上昇が甚だしくなる。このような温度上昇を抑える
ため、冷媒の流通による冷却がなされる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ただ単
に冷媒を流通させるだけでは、冷媒が流通方向の下流側
に進むにつれて周囲の単電池からの熱を奪っていくた
め、冷媒の温度が上昇し、下流側に位置する単電池の冷
却効率が悪くなる。その結果、冷媒流通の上流側と下流
側との単電池間において温度のばらつきが生じることに
なり、単電池個々の電池性能に差が生じて、蓄電池とし
ての充放電の制御が困難になる問題点があった。

【０００４】本発明は、従来構成の問題点を解決すべく
創案されたもので、集積された単電池毎の温度差を抑制
する冷却構造を備えた蓄電池電源装置を提供することを
目的とするものである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本願の第１発明に係る蓄
電池電源装置は、断面外形形状が一定の柱状に形成され
た単電池もしくは単電池の集合体を複数個接続して所定
電力量を得る蓄電池電源装置において、冷媒を流通させ
る冷媒管路と、両面に前記単電池もしくは単電池の集合
体を収容する凹部とが形成された冷却ブロックを所要数
積層し、積層間の前記凹部に前記単電池もしくは単電池
の集合体を収容したことを特徴とする。

【０００６】この構成において、冷却ブロックを積層し
たときの上下端の冷却ブロックに、単電池もしくは単電
池の集合体を収容する凹部を形成しない端部用冷却ブロ
ックを備えて構成することができる。

【０００７】上記構成によれば、単電池もしくは単電池
の集合体は、冷却ブロックに形成された凹部に収容さ
れ、冷却ブロックを積層することにより、所要数の単電
池もしくは単電池の集合体は両端の電極部を外部に露出
させて冷却ブロック内に密着して収容されることにな
る。冷却ブロックは熱伝導性に優れた材料により形成さ
れるので、単電池もしくは単電池の集合体からの熱は直
接的に冷却ブロックに奪われて均一な冷却がなされる。
冷却ブロック内には冷媒管路が形成されるので、単電池
もしくは単電池の集合体からの伝熱により温度上昇した
冷却ブロックは冷却され、冷媒管路への冷媒の流入、流
出の経路を均等に組み合わせることにより、更に冷却ブ
ロック上の温度分布の差を抑制することができる。

【０００８】又、本願の第２発明に係る蓄電池電源装置
は、単電池もしくは単電池の集合体を所要数集積して所
定電力量を得る蓄電池電源装置において、複数の単電池
もしくは単電池の集合体と、冷媒を還流させる冷媒管路
とを収容して、熱伝導性に優れた材料で冷却ブロックを
一体成形したことを特徴とする。

【０００９】更に、本願の第３発明に係る蓄電池電源装
置は、単電池もしくは単電池の集合体を所要数集積して
所定電力量を得る蓄電池電源装置において、複数の単電
池もしくは単電池の集合体の収容部と、冷媒を還流させ
る冷媒管路とを形成して、熱伝導性に優れた材料で冷却
ブロックを一体成形したことを特徴とする。

【００１０】上記第２及び第３発明の構成によれば、蓄
電池電源装置を構成する複数の単電池もしくは単電池の
集合体と、冷媒を流通させる管路とは、熱伝導性に優れ
た材料により一体成形される冷却ブロック内に収容され
る。一体成形の手段は、単電池もしくは単電池の集合体
と冷媒管路とを収容するスペースを形成して所定形状に
成形する手段と、単電池もしくは単電池の集合体と冷媒
管路とを所定位置に配置した状態で所定形状に成形する
手段とを採用することができる。いずれの手段にせよ、
単電池もしくは単電池の集合体は、熱伝導性に優れた材
料により一体成形された中に両端の電極部分を外部に露
出されて包まれるので、発熱は成形材に効率的に奪わ
れ、成形材は冷媒管路で冷却され、単電池個々の最大温
度が低下し、単電池間の温度差を減少させることができ
る。

【００１１】上記構成において、冷媒管路は管材の埋め
込みにより形成することができ、成形材として樹脂を用
いた場合には、冷媒の種類を問わず対応させることがで
きる。

【００１２】又、冷媒管路は冷却ブロックや成形材に冷
媒流路を形成することができ、成形形状として管路を形
成すれば、管材が不要でコストの低減を図ることができ
る。

【００１３】成形材料としてアルミニウム等の金属材料
を使用したときには、管材を用いなくても、冷媒の種類
に対応できる。

【００１４】更に、冷媒管路の冷媒流れ方向を水平方向
又は垂直方向で交互に変化させて構成することができ、
蓄電池電源装置全体の温度分布の均一化を図ることがで
きる。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して本発明
の一実施形態について説明し、本発明の理解に供する。
尚、以下の実施形態は本発明を具体化した一例であっ
て、本発明の技術的範囲を限定するものではない。

【００１６】図１は、本発明の第１の実施形態に係る蓄
電池電源装置１の構成を示す斜視図で、冷媒管路の接続
や電池間の接続に対する図示は省略している。又、以下
に示す蓄電池２は、ここでは単電池を複数個直列接続し
た単電池の集合体として形成されている。

【００１７】図１において、蓄電池電源装置１は、冷却
ブロックＢ、冷却ブロックＡ、Ａ、冷却ブロックＢの順
に積層された間に蓄電池２、２……が収容され、各冷却
ブロックＡ、Ｂには冷媒管路６、６……が埋設されて構
成されている。

【００１８】図２は冷却ブロックＡ及びＢを積層した状
態で示す斜視図で、正面位置を断面で示している。円柱
状に形成された蓄電池２の１／２を収容する断面形状半
円の凹部４が上下両面に形成され、冷媒管路６、６……
が埋設された冷却ブロックＡ、Ａと、蓄電池２の１／２
を収容する断面形状半円の凹部４が一方面に形成され、
他方面は平面に形成され、冷媒管路６、６……が埋設さ
れた冷却ブロックＢ、Ｂとを、図示するように冷却ブロ
ックＡ、Ａを中央に、冷却ブロックＢ、Ｂを上下端に配
して積層したときに形成される電池収容穴３、３……に
蓄電池２、２……を収容する。

【００１９】前記冷媒管路６の配管は、図３に示すよう
に、冷却ブロックＡ又はＢ内に配設されている。この冷
媒管路６に流通させる冷媒として、水、オイル、代替フ
ロン等を採用することができ、冷却ブロックＡ、Ｂ内に
収容された蓄電池２を構成する単電池個々を均等に冷却
するためには、図１に示す冷媒管路６の正面側（図示の
手前側）に出ている各冷媒管路６の端部を冷媒入口と
し、図示後方に同様に出ている管路端部を冷媒出口とす
るのが望ましい。但し、層毎に冷媒入口及び出口を設定
すると、冷媒の送給ポンプや配管、冷媒の放熱器の構成
が複雑又は大型化するので、温度上昇を許容範囲内に収
めることにすれば、複数層の配管を直列に交差接続し
て、冷媒の流れ方向が層毎に交互になるように構成する
こともできる。

【００２０】次いで、本発明の第２の実施形態について
説明する。図４は第２の実施形態に係る冷却ブロックＣ
の斜視図で、正面位置を断面で示している。

【００２１】図４において、冷却ブロックＣは、円柱状
に形成された蓄電池２を収容する蓄電池収容孔７、７…
…と、冷媒管路６、６……とを一体成形により形成して
構成されている。この冷却ブロックＣは、熱伝導性に優
れた材料により成形することができ、樹脂材料又は金属
材料を採用することができる。樹脂材料としては、例え
ば、２液性加熱硬化型シリコーンポッティング材が、金
属材料としては、例えば、アルミニウムが適している。

【００２２】上記冷却ブロックＣ内に蓄電池２及び冷媒
管路６を収容し、蓄電池電源装置を構成する手段とし
て、次の３通りの手段を選択採用することができる。

【００２３】第１の手段は、先に図３に示したような配
管構造の冷媒管路６を、冷媒入口及び冷媒出口のみを露
出させた状態で所定位置に埋設し、蓄電池収容穴７、７
……を貫通空洞状態にして、冷却ブロックＣを成形す
る。その後、蓄電池収容穴７、７……に蓄電池２を収納
して、所要の出力電圧及び電力量になるように接続を行
うと共に、冷媒管路６、６……の配管処理を行う。この
第１の手段による成形には、樹脂材料、金属材料のいず
れでも適用できる。

【００２４】第２の手段は、蓄電池２、２……及び冷媒
管路６、６……を所定位置に配置し、蓄電池２、２……
の両端電極部と、冷媒管路６、６……の冷媒入口及び冷
媒出口とを露出させた状態になるように埋設して、冷却
ブロックＣを成形する。その後、蓄電池２、２……の電
極間を所要の出力電圧及び電力量が得られるように接続
を行うと共に、冷媒管路６、６……の配管処理を行う。
この第２の手段による成形には、樹脂材料が適用でき
る。

【００２５】第３の手段は、蓄電池収容穴７、７……を
貫通空洞状態に形成すると共に、図５に示すように、冷
媒管路６ｃ、６ｃ……も貫通空洞状態に形成されるよう
に冷却ブロックＣを成形する。その後、蓄電池収容穴
７、７……に蓄電池２を収納して、所要の出力電圧及び
電力量になるように直並列接続を行うと共に、冷媒管路
６ｃ、６ｃ……の両端部間の接続配管６ｂ、６ｂ……と
冷媒出入口配管６ａ、６ａの配管加工を行う。この第３
の手段による成形では、冷却ブロックＣ内の冷媒管路６
ｃは、貫通空洞自体が管路を形成するので、管材を埋設
する必要がないが、両端部間の配管加工の処理を要す
る。この第３の手段による成形には、金属材料が適用で
きる。

【００２６】尚、上記冷却ブロックＣにより蓄電池電源
装置を構成した状態は、図１に示した蓄電池電源装置１
とほぼ同様になるので、その図示は省略する。

【００２７】以上の説明では、単電池の集合体である蓄
電池２を１２個集積した状態で示したが、所望の出力電
圧及び電力量が得られる数で集積し、その集積形状も搭
載スペースに合わせた変形、変化形状に連結又は成形す
ることができる。

【００２８】

【実施例】図１に示す実施形態により、単電池を６個直
列接続した蓄電池２を７個並列、６段積層で４２個集積
できる冷却ブロックＡ及びＢを２液性加熱硬化型シリコ
ーンポッティング材で形成して蓄電池電源装置１を構成
し、図６に示す蓄電池電源装置１０を比較例として、使
用時の温度分布について以下の検証を実施した。

【００２９】比較例とする蓄電池電源装置１０の概略構
成を説明する。図６に示すように、本実施例と同様に、
６個の単電池を直列接続した蓄電池２を横並列で５段積
みにして４２個を集積したもので、３ｍｍ厚のポリプロ
ピレン製の蓄電池保持部材１１で各積層段の蓄電池２を
保持している。

【００３０】温度分布測定の条件は、環境温度２４℃
で、各蓄電池電源装置１及び１０の蓄電池群を１Ａｈで
充電しながら、単電池の表面温度が５０℃に達した時点
で、比較例の蓄電池電源装置１０の場合は、ファンを作
動させ、蓄電池２の長さ方向に３リットル／ｃｍ² の空
気を流通させた。一方、実施例の蓄電池電源装置１の場
合は、冷媒管路６に環境温度に近似温度の水道水を冷媒
として流通させた。

【００３１】温度測定は、ファン作動開始及び水道水供
給開始から２時間後の単電池の表面温度を測定した。測
定は、集積された最外列より２層目の蓄電池列に対して
実施し、長さ３７０ｍｍの蓄電池２に対して、空気流通
の上流端から５０ｍｍ（点１）、１７０ｍｍ（点２）、
２６０ｍｍ（点３）、及び３４０ｍｍ（点４）の各位置
での温度を熱電対を用いて測定した。

【００３２】上記温度分布測定結果は、表１及び図７に
示す通りである。

【００３３】

【表１】

【００３４】表１及び図７からわかるように、比較例の
蓄電池電源装置１０では、空気流通下流側の単電池の表
面温度が４０℃を超え、上流下流間で約９℃の温度差が
生じているのに対して、実施例の蓄電池電源装置１で
は、約２．４℃の温度差内にまで抑制されている。冷媒
流通の最上流側の単電池の温度が低いのは当然のことと
しても、下流側に至っても大きな温度上昇がなく、効果
的に冷却がなされ、単電池間の温度差が極めて少ないこ
とが実証された。

【００３５】

【発明の効果】以上の説明の通り本願の第１発明によれ
ば、単電池もしくは単電池の集合体は、冷却ブロックに
形成された凹部に収容され、冷却ブロックを積層するこ
とにより、所要数の単電池もしくは単電池の集合体は両
端の電極部を外部に露出させて冷却ブロック内に密着し
て収容されることになる。冷却ブロックは熱伝導性に優
れた材料により形成されるので、単電池もしくは単電池
の集合体からの熱は直接的に冷却ブロックに奪われて均
一な冷却がなされる。冷却ブロック内には冷媒管路が形
成されるので、単電池もしくは単電池の集合体からの伝
熱により温度上昇した冷却ブロックは冷却され、冷媒管
路への冷媒の流入、流出の経路を均等に組み合わせるこ
とにより、更に冷却ブロック上の温度分布の差を抑制す
ることができる。

【００３６】又、本願の第２発明及び第３発明の構成に
よれば、蓄電池電源装置を構成する複数の単電池もしく
は単電池の集合体と、冷媒を流通させる管路とは、熱伝
導性に優れた材料により一体成形される冷却ブロック内
に収容される。複数の単電池もしくは単電池の集合体
と、冷媒を流通させる管路とを収容する冷却ブロックの
一体成形の手段は、単電池もしくは単電池の集合体と冷
媒管路とを収容するスペースを形成して所定形状に成形
する手段と、単電池もしくは単電池の集合体と冷媒管路
とを所定位置に配置した状態で所定形状に成形する手段
とを採用することができる。いずれの手段にせよ、単電
池もしくは単電池の集合体は、熱伝導性に優れた材料に
より一体成形された中に両端の電極部分を外部に露出さ
れて包まれるので、発熱は成形材に効率的に奪われ、成
形材は冷媒管路で冷却され、単電池個々の最大温度が低
下し、単電池間の温度差を減少させることができる。

【００３７】又、上記冷媒管路は管材の埋め込みにより
形成することができ、成形材として樹脂を用いた場合に
は、冷媒の種類を問わず対応させることができる。

【００３８】更に、冷媒管路は冷却ブロックや成形材に
冷媒流路を形成することができ、成形形状として管路を
形成すれば、管材が不要でコストの低減を図ることがで
きる。成形材料としてアルミニウム等の金属材料を使用
したときには、管材を用いなくても、冷媒の種類に対応
できる。

【００３９】更に、冷媒管路の冷媒流れ方向を水平方向
又は垂直方向で交互に変化させて構成することができ、
蓄電池電源装置全体の温度分布の均一化を図ることがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施形態に係る蓄電池電源装置
の構成を示す斜視図である。

【図２】本発明の第１の実施形態に係る蓄電池電源装置
を構成する冷却ブロックの構成を示す斜視図である。

【図３】冷媒管路の構成を示す平面図である。

【図４】本発明の第２の実施形態に係る蓄電池電源装置
を構成する冷却ブロックの構成を示す斜視図である。

【図５】第２の実施形態における冷媒管路の構成例を示
す平面図である。

【図６】温度分布測定の比較例とする蓄電池電源装置の
構成を示す正面図である。

【図７】温度分布の測定結果を示すグラフである。

【符号の説明】

１ 蓄電池電源装置 ２ 蓄電池 ３、７ 蓄電池収容穴 ４ 凹部 ６、６ａ、６ｂ、６ｃ 冷媒管路

フロントページの続き (72)発明者 松浪 隆夫 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 断面外形形状が一定の柱状に形成された
   単電池もしくは単電池の集合体を複数個接続して所定電
   力量を得る蓄電池電源装置において、 冷媒を流通させる冷媒管路と、両面に前記単電池もしく
   は単電池の集合体を収容する凹部とが形成された冷却ブ
   ロックを所要数積層し、積層間の前記凹部に前記単電池
   もしくは単電池の集合体を収容したことを特徴とする蓄
   電池電源装置。
2. 【請求項２】 凹部が片面にのみ形成された端部用冷却
   ブロックを積層の上下端に配設したことを特徴とする請
   求項１記載の蓄電池電源装置。
3. 【請求項３】 単電池もしくは単電池の集合体を所要数
   集積して所定電力量を得る蓄電池電源装置において、 所要数の単電池もしくは単電池の集合体と、冷媒を還流
   させる冷媒管路とを収容して、熱伝導性に優れた材料で
   冷却ブロックを一体成形したことを特徴とする蓄電池電
   源装置。
4. 【請求項４】 単電池もしくは単電池の集合体を所要数
   集積して所定電力量を得る蓄電池電源装置において、 所要数の単電池もしくは単電池の集合体の収容部と、冷
   媒を還流させる冷媒管路とを形成して、熱伝導性に優れ
   た材料で冷却ブロックを一体成形したことを特徴とする
   蓄電池電源装置。
5. 【請求項５】 冷媒管路が、管材の埋め込みにより形成
   されてなることを特徴とする請求項１、３又は４記載の
   蓄電池電源装置。
6. 【請求項６】 冷媒管路が、冷却ブロック内に冷媒流路
   が形成されてなることを特徴とする請求項１、３又は４
   記載の蓄電池電源装置。
7. 【請求項７】 冷媒管路の冷媒流れ方向を水平方向又は
   垂直方向で交互に変化させたことを特徴とする請求項
   １、３又は４記載の蓄電池電源装置。