JPWO2011040130A1 - 蓄電モジュール - Google Patents

蓄電モジュール Download PDF

Info

Publication number
JPWO2011040130A1
JPWO2011040130A1 JP2011534130A JP2011534130A JPWO2011040130A1 JP WO2011040130 A1 JPWO2011040130 A1 JP WO2011040130A1 JP 2011534130 A JP2011534130 A JP 2011534130A JP 2011534130 A JP2011534130 A JP 2011534130A JP WO2011040130 A1 JPWO2011040130 A1 JP WO2011040130A1
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
cooling
power storage
cooling medium
storage module
cell
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2011534130A
Other languages
English (en)
Other versions
JP5364791B2 (ja
Inventor
原田 進
原田  進
眞行 中村
眞行 中村
久保 謙二
謙二 久保
竜治 河野
竜治 河野
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Vehicle Energy Japan Inc
Original Assignee
Hitachi Ltd
Hitachi Vehicle Energy Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Ltd, Hitachi Vehicle Energy Ltd filed Critical Hitachi Ltd
Priority to JP2011534130A priority Critical patent/JP5364791B2/ja
Publication of JPWO2011040130A1 publication Critical patent/JPWO2011040130A1/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP5364791B2 publication Critical patent/JP5364791B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/61Types of temperature control
    • H01M10/613Cooling or keeping cold
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/61Types of temperature control
    • H01M10/617Types of temperature control for achieving uniformity or desired distribution of temperature
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/64Heating or cooling; Temperature control characterised by the shape of the cells
    • H01M10/647Prismatic or flat cells, e.g. pouch cells
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/65Means for temperature control structurally associated with the cells
    • H01M10/655Solid structures for heat exchange or heat conduction
    • H01M10/6556Solid parts with flow channel passages or pipes for heat exchange
    • H01M10/6557Solid parts with flow channel passages or pipes for heat exchange arranged between the cells
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/65Means for temperature control structurally associated with the cells
    • H01M10/656Means for temperature control structurally associated with the cells characterised by the type of heat-exchange fluid
    • H01M10/6561Gases
    • H01M10/6563Gases with forced flow, e.g. by blowers
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/65Means for temperature control structurally associated with the cells
    • H01M10/656Means for temperature control structurally associated with the cells characterised by the type of heat-exchange fluid
    • H01M10/6561Gases
    • H01M10/6566Means within the gas flow to guide the flow around one or more cells, e.g. manifolds, baffles or other barriers
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/65Means for temperature control structurally associated with the cells
    • H01M10/655Solid structures for heat exchange or heat conduction
    • H01M10/6553Terminals or leads
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/50Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/502Interconnectors for connecting terminals of adjacent batteries; Interconnectors for connecting cells outside a battery casing
    • H01M50/505Interconnectors for connecting terminals of adjacent batteries; Interconnectors for connecting cells outside a battery casing comprising a single busbar
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/50Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/502Interconnectors for connecting terminals of adjacent batteries; Interconnectors for connecting cells outside a battery casing
    • H01M50/521Interconnectors for connecting terminals of adjacent batteries; Interconnectors for connecting cells outside a battery casing characterised by the material
    • H01M50/522Inorganic material
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • 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
    • Y02E60/10Energy storage using batteries

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)
  • Battery Mounting, Suspending (AREA)
  • Electric Double-Layer Capacitors Or The Like (AREA)

Abstract

蓄電モジュールは、角型形状を有する複数の蓄電器が保持部材を介して配列されて構成された蓄電器ブロックと、蓄電器と保持部材との間に形成され、蓄電器を冷却するための冷却媒体が流通する冷却流路と、を有する。冷却流路に流入した後の冷却媒体の流速が、冷却流路に流入する前の冷却媒体の流速よりも速くなるように、冷却流路の冷却媒体流入口の一部が塞がれている。

Description

本発明は、電気エネルギーの蓄積,放出が可能な蓄電モジュールに関する。
電気エネルギーの蓄積,放出が可能な蓄電モジュールを備えた電源装置の性能は、蓄電モジュールを構成する複数の蓄電器の仕事による発熱を如何に抑えるか、換言すれば、複数の蓄電器を如何に効率良く冷却できるかに左右される。通常、複数の蓄電器の冷却は、電気的に接続された複数の蓄電器に対して並列な方向或いは直交する方向に冷却媒体を供給することにより行われるが、複数の蓄電器を効率良く冷却するためには、複数の蓄電器に対して冷却媒体を均一な流量で効率良く分配する必要がある。また、冷却媒体の下流側にあたる蓄電器の冷却性能を向上させる必要がある。このようなことから、従来では、蓄電器の表面を流れる冷却媒体に乱流を発生させ、この乱流効果により、冷却媒体と蓄電器表面との間における熱伝達性能を向上させたり、蓄電器から冷却媒体への伝熱面積を大きくしたりする工夫がなされてきた。以上述べた従来の冷却技術は、特許文献1,2に開示されている。
日本国特開2006−310309号公報 日本国特開2000−228228号公報
蓄電器の高性能化を図るためには、冷却による蓄電器の温度低減と、温度分布の均一化(温度勾配を無くすこと)が非常に重要である。しかしながら、従来の冷却技術は、蓄電器の温度低減について考慮しているが、蓄電器の温度分布の均一化までは考慮していない。また、従来の冷却技術は、蓄電器の電極端子の冷却までは考慮していない。
本発明の第1の態様による蓄電モジュールは、角型形状を有する複数の蓄電器が保持部材を介して配列されて構成された蓄電器ブロックと、蓄電器と保持部材との間に形成され、蓄電器を冷却するための冷却媒体が流通する冷却流路と、を有し、冷却流路に流入した後の冷却媒体の流速が、冷却流路に流入する前の冷却媒体の流速よりも速くなるように、冷却流路の冷却媒体流入口の一部を塞いだ。
本発明の第2の態様は、第1の態様による蓄電モジュールにおいて、冷却流路の冷却媒体流入口に塞ぎ部材を設け、冷却媒体流入口の一部を塞いでもよい。
本発明の第3の態様は、第1または第2の態様による蓄電モジュールにおいて、冷却流路の最上流側には、蓄電器の中心方向に冷却媒体の流れを偏向させる案内部材が設けられていてもよい。
本発明の第4の態様は、第3の態様による蓄電モジュールにおいて、冷却流路の最下流側には、蓄電器の中心方向から外側に冷却媒体の流れを偏向させる案内部材が設けられていてもよい。
本発明の第5の態様は、第4の態様による蓄電モジュールにおいて、冷却流路の最上流側に設けられた案内部材と、冷却流路の最下流側に設けられた案内部材とを連結させて冷却流路を分割してもよい。
本発明の第6の態様は、第1の態様による蓄電モジュールにおいて、冷却流路の冷却媒体流入口には、冷却媒体流入口の一部を塞ぐように、蓄電器を電気的に接続するための導電性部材が設けられていてもよい。
本発明の第7の態様は、第6の態様による蓄電モジュールにおいて、冷却流路の最上流側又は最下流側に邪魔板を設けることが好ましい。
本発明の第8の態様は、第6の態様による蓄電モジュールにおいて、冷却流路の最上流側及び最下流側に邪魔板を設けてもよい。
本発明の第9の態様は、第6から第8の態様による蓄電モジュールにおいて、冷却流路の最上流側には、蓄電器の中心方向に冷却流体の流れを偏向させる案内部材が設けられており、冷却流路の最下流側には、蓄電器の中心方向から外側に冷却流体の流れを偏向させる案内部材が設けられていることが好ましい。
代表的な本発明の一つによれば、角型形状の蓄電器間に形成された冷却流路に流入した後の冷却媒体の流速が、冷却流路に流入する前の冷却媒体の流速よりも速くなるので、冷却媒体と蓄電器との熱伝達性能を向上させることができる。これにより、代表的な本発明の一つによれば、蓄電器の最も温度が高くなる領域、特に蓄電器の中心部における温度上昇を効果的に低減でき、蓄電器の温度分布の均一化を促進できる。従って、代表的な本発明の一つによれば、個々の蓄電器におけるエネルギーの入出力特性の向上、長寿命化を図ることができると共に、複数の蓄電器間におけるエネルギーの入出力特性,寿命のばらつきを低減でき、さらには、蓄電モジュールのコンパクト化,信頼性の向上を図ることができる。
図1は、本発明の第1の実施の形態である角型組電池の構成を示す斜視図。 図2は、本発明の第1の実施の形態である角型組電池の構成を示す斜視図。 図3は、図1および図2のセルホルダの構成を示す平面図。 図4は、図1および図2のセルホルダの構成を示す斜視図。 図5は、図1および図2の角型電池セルの電池缶内部に収納された捲回群の構成を示す斜視図。 図6は、本発明の第2の実施の形態である角型組電池の構成を示す斜視図であり、冷却媒体の流出側から観た図。 図7は、図6のセルホルダの構成を示す平面図。 図8は、図6のセルホルダの構成を示す斜視図。 図9は、本発明の第3の実施の形態である角型組電池に用いられるセルホルダの構成を示す平面図。 図10は、本発明の第4の実施の形態である角型組電池に用いられるセルホルダの構成を示す平面図。 図11は、本発明の第5の実施の形態である角型組電池に用いられるセルホルダの構成を示す平面図。 図12は、本発明の第6の実施の形態である角型組電池に用いられるセルホルダの構成を示す平面図。 図13は、図12のセルホルダの構成を示す斜視図。 図14は、第1乃至第6の実施の形態及び比較例の最大温度上昇に関する解析結果を示す図。 図15は、本発明の第7の実施の形態である角型組電池の構成を示す斜視図であり、冷却媒体の流出側から観た図。 図16は、図15のセルホルダ及びバスバーの構成を示す平面図。 図17は、本発明の第8の実施の形態である角型組電池に用いられるセルホルダ及びバスバーの構成を示す平面図。 図18は、本発明の第9の実施の形態である角型組電池に用いられるセルホルダ及びバスバーの構成を示す平面図。 図19は、本発明の第10の実施の形態である角型電池モジュールの構成を示す斜視図。 図20は、本発明の第11の実施の形態である角型電池モジュールの構成を示す斜視図。 図21は、本発明の第12の実施の形態である角型電池モジュールの構成を示す斜視図。 図22は、本発明の第13の実施の形態である角型電池モジュールの構成を示す斜視図。
以下、本発明の実施形態を説明する。
以下に説明する実施形態では、本発明を、電動車両、特に電気自動車の車載電源装置を構成する蓄電装置に適用した場合を例に挙げて説明する。
電気自動車としては、内燃機関であるエンジンと電動機とを車両の駆動源として備えたハイブリッド電気自動車を例に挙げて説明するが、電動機を車両の唯一の駆動源とすると共に、商用電源や電気スタンドでの充電が可能な純正電気自動車、エンジンと電動機とを車両の駆動源として備えると共に、商用電源や電気スタンドでの充電が可能なプラグインハイブリッド電気自動車など、他の電気自動車であっても構わない。
車載電源装置を構成する蓄電装置としては、角型形状のリチウムイオン二次電池セル(以下、「角型電池セル」という)を蓄電器として備えたリチウムイオンバッテリ装置を例に挙げて説明するが、電気エネルギーの蓄積,放出が可能な他の角型形状の蓄電器、例えばニッケル水素電池,鉛電池,コンデンサ,キャパシタなどを備えた装置にも適用できる。
以下に説明する実施形態の構成は、他の電動車両、例えばハイブリッド電車などの鉄道車両,バスなどの乗合自動車,トラックなどの貨物自動車,バッテリ式フォークリフトトラックなどの産業車両などの車両用電源装置を構成する蓄電装置にも適用できる。
また、以下に説明する実施形態の構成は、コンピュータシステムやサーバシステムなどに用いられる無停電電源装置、自家用発電設備に用いられる電源装置,太陽光,風力,地熱などの自然エネルギーを用いた発電設備に用いられる電源装置など、電動車両以外の電源装置を構成する蓄電装置にも適用できる。
以下、図面を用いて、本発明の実施形態を具体的に説明する。
−第1の実施の形態−
本発明の第1の実施の形態を図1乃至図5に基づいて説明する。
本実施形態のリチウムイオンバッテリ装置(以下、単に「バッテリ装置」という)は、バッテリケース内に、角型電池モジュール,角型電池モジュールの状態を管理及び制御する制御装置,角型電池モジュールを冷却する冷却媒体(例えば冷却空気)を循環させる冷却ファンなどが収納されて構成されている。角型電池モジュールは角型組電池(又は角型電池ブロック)10を備えている。角型組電池10は、縦置きした角型電池セル1とセルホルダ2とを交互に一列に配置し、複数の角型電池セルを電気的に直列に接続したものである。図1及び図2には、4個の角型電池セル1が図示されているが、実際にはそれよりも多い数の角型電池セル1、例えば8個や12個の角型電池セル1によって角型組電池10が構成されている。
角型電池セル1は、電池缶1Aと、電池缶1Aの内部に収納された発電要素群1Bと、正負極一対の電極端子4とを備えている。
電池缶1Aは、縦及び横の寸法よりも高さの寸法が小さい扁平6面体或いは短角柱の金属缶であり、面積が最大である上面および下面と、上面および下面よりも面積が小さい4つの側面とを備えている。上面、下面及び側面の形状はいずれも矩形(長方形)である。
尚、角型電池セル1の縦置きとは、電池缶1Aの上面および下面が、角型電池セル1の設置面に対して直交するように角型電池セル1を置くことをいう。また、電池缶1Aの上面および下面が、角型電池セル1の設置面に対して平行になるように角型電池セル1を置くことを平置きという。
電池缶1Aの内部に収納された発電要素群1Bは、正極板1cと負極板1bとをセパレータ1aを介して捲回した捲回体であり、図5に示すように、セパレータ1a,負極板(負極シート)1b,セパレータ1a,正極板(正極シート)1cの順に積層した帯状積層体を、捲回断面が楕円状或いは長円状になるように捲回した捲回群である。また、電池缶1Aの内部には電解液が入っている。
正極板1cは、例えば厚み20μmの薄い集電体箔、具体的には、アルミニウム箔の両面に、正極活物質としてマンガン酸リチウムなどの正極活物質合剤が塗着されたものである。負極板1bは、例えば厚み20μmの薄い集電体箔、具体的には、銅箔の両面に、負極活物質として黒鉛などの負極活物質合剤が塗着されたものである。セパレータ1aは、例えば厚み30μmの薄い部材、具体的には、ポリエチレン,ポリプロピレンなどの樹脂製微多孔質絶縁フィルムである。
正負極一対の電極端子4は、電池缶1Aの側面の一つ、すなわち角型電池セル1の設置面となる側面とは反対側の側面の長手方向両端部から突出した円柱状或いはボルト状の導電性部材である。正極側の電極端子4は発電要素群1Bの正極に電気的に接続されている。負極側の電極端子4は、発電要素群1Bの負極に電気的に接続されている。
尚、電極端子4は、先端部分が平板状の端子であっても構わない。
複数の角型電池セル1は、隣り合う角型電池セル1の一方の正極側の電極端子4と他方の負極側の電極端子4とが電気的に接続されることにより、電気的に直列に接続されている。ここで、隣り合う角型電池セル1は、角型電池セル1の設置方向(角型電池セル1を平置きした場合の鉛直方向)に延びる中心軸を回転軸として、一方の角型電池セル1が他方の角型電池セル1に対して180度回転した状態で配置されている。このようにすれば、隣り合う角型電池セル1の一方の正極側の電極端子4と、これに電気的に接続される他方の負極側の電極端子4との位置が同じ配列位置になるので、導電性の接続部材であるバスバーによる両者の接続がし易い。
セルホルダ2は、隣り合う角型電池セル1の間を電気的に絶縁すると共に、隣り合う角型電池セル1の間に一定の間隔を形成し、かつ角型電池セル1の配列方向(角型電池セル1を平置きした場合の水平方向)から角型組電池10に加えられた圧力(拘束力或いは保持力)を角型電池セル1に伝えて角型電池セル1を保持するための凹凸部材である。セルホルダ2は、電気的な絶縁部材から形成されたプラスチック製の成形品である。
セルホルダ2は平面部2a及び突部(畝部)2bを備えている。平面部2aは、角型電池セル1の上面或いは下面と対向する面体部位であり、角型電池セル1の上面或いは下面と同じ大きさ及び同じ形状の平面を備えている。突部2bは、平面部2aの長手方向の一端から他端まで直線状に延びている部位であり、平面部2aの表裏面上の3箇所、すなわち平面部2aの短手方向両端部(縁部)及び中央部から角型電池セル1に向かって垂直に突出するように形成されている。3つの突部2bの突出高さは同じである。中央部の突部2bは、角型電池セル1の中央部を対向方向から押さえ付け、角型電池セル1の中央部に生じる膨らみを抑制する抑制部としても機能する。
尚、セルホルダ2としては、角型電池セル1を包持するような構成のものとしてもよい。この場合、セルホルダ2の平面部2aの短手方向両端部に設けられた突部2bの外側に、突部2bよりも更に角型電池セル1側に突出した突部を設ければよい。
セルホルダ2と角型電池セル1との間には、角型電池セル1を冷却する冷却媒体3、例えば冷却空気が流通する冷却流路9が形成されている。角型電池セル1は、電池缶1Aの上下面が、角型電池セル1の配列方向両側に形成された冷却流路9を流れる冷却媒体3によって冷却される。冷却流路9は、角型電池セル1の長手方向一方側端部側から他方側端部側に直線状に延びて、冷却媒体3を角型電池セル1の長手方向一方側端部側から他方側端部側に向かって電池缶1Aの表面を冷却しながら流通させるように、かつ角型電池セル1の短手方向に2つに分割されるように、セルホルダ2の平面部2a、突部2b及び角型電池セル1の上面或いは下面によって形成されている。分割された2つの冷却流路9の短手方向の幅は等しい。
角型電池セル1の長手方向一方側端部に形成された冷却媒体流入口9a(冷却流路9の最上流)には邪魔板5が設けられている。邪魔板5は、セルホルダ2の短手方向中央部に設けられた突部2bの長手方向一方側先端(角型電池セル1の長手方向一方側端部側)に突部2bと直交するように、セルホルダ2に一体に形成された矩形状(長方形状)の平板部材である。邪魔板5は、セルホルダ2の短手方向中央部(角型電池セル1の短手方向に分割して形成された2つの冷却流路9の境界部分)において、冷却媒体流入口9aの一部分を塞いでいる。また、邪魔板5は、セルホルダ2の平面部2aの表裏面上から角型電池セル1に向かって垂直に突出するように設けられている。邪魔板5の突出高さは突部2bの突出高さと同じである。9bは冷却媒体流出口である。
尚、邪魔板5は突部2bと一体であってもよいし、別体であってもよい。
このように、冷却流路9の上流側、好ましくは最上流に、冷却流路9の一部を塞ぐ部材、例えば邪魔板5を設ける。邪魔板5は、角型電池セル1間に設けられたセルホルダ2に一体形成することにより、容易に設けることができる。邪魔板5によって冷却媒体流入口9aの一部分を塞ぐと、冷却媒体流入口9aにおける冷却媒体3の流入面積が、角型電池セル1の長手方向他方側端部に形成された冷却媒体流出口9b(冷却流路9の最下流)の流出面積或いは冷却流路9の内部の流通面積よりも小さくなる。したがって、邪魔板5がない場合と同じ流量の冷却媒体3を流入させると、冷却流路9の内部における冷却媒体3の流速が、冷却媒体流入口9aから冷却流路9の内部に流入する前の冷却媒体3の流速よりも速くなる。
冷却媒体3の流速が速くなると、冷却媒体流入口9aよりも下流側の領域における、角型電池セル1の上面或いは下面の表面と冷却媒体3との間の熱伝達率が大きくなり、冷却媒体流入口9aよりも下流側の温度が高くなる領域、特に角型電池セル1の中心部における、角型電池セル1の充放電による温度上昇を低減できる。これにより、角型電池セル1の中心部、すなわち温度が最も高くなる領域の温度を他の領域の温度に近づけることができるので、角型電池セル1における温度分布を均一に近づけることができる。
従って、本実施形態の電池モジュールの冷却構造によれば、従来よりも角型電池セル1の冷却性能を向上させることができる。これにより、本実施形態の角型電池セル1によれば、高性能化、例えば充放電特性(又は入出力特性)の向上,長寿命化などを図ることができる。また、本実施形態の電池モジュールによれば、冷却性能の向上により、複数の角型電池セル1の間における充放電特性及び寿命のばらつきを低減できる。さらに、本実施形態の電池モジュールによれば、冷却性能の向上により、コンパクト化,信頼性の向上を図ることができる。
尚、邪魔板5の直後の領域では、冷却媒体3の流速が遅くなり、冷却効率が若干低下する部分があるが、邪魔板5の大きさを適宜選択することにより、冷却媒体3の流速の低下による冷却効率の低下を小さく抑えることができる。
また、邪魔板5は、前述した作用効果を達成できるものであれば他の形状、例えば半円形状であっても構わない。
また、冷却媒体3は、図示省略したブロワー(冷却ファン)及び通風ダクトによって冷却媒体流入口9aに導かれると共に、冷却媒体流出口9bから排出される。
−第2の実施の形態−
本発明の第2の実施の形態を図6乃至図8に基づいて説明する。
本実施形態は第1の実施の形態の改良例であり、第1の実施の形態とはセルホルダ2の一部の構成が異なっている。この他の構成は第1の実施の形態と同様である。このようなことから、第1の実施の形態と同じ構成には第1の実施の形態と同じ符号を付してその説明を省略する。
本実施形態では、冷却媒体流入口9aに設けた邪魔板5と同じ形状及び同じ大きさの邪魔板6を、冷却流路9の最下流である冷却媒体流出口9bに邪魔板5と対称的に設けている。これにより、冷却媒体流出口9bは、セルホルダ2の短手方向中央部(角型電池セル1の短手方向に分割して形成された2つの冷却流路9の境界部分)において部分的に塞がれる。
邪魔板6は、セルホルダ2の短手方向中央部に設けられた突部2bの長手方向他方側先端(角型電池セル1の長手方向他方側端部側)に、突部2bと直交するように、セルホルダ2に一体に形成された矩形状(長方形状)の平板部材である。また、邪魔板6は邪魔板5と対称的な位置関係にある。さらに、邪魔板6は、セルホルダ2の平面部2aの表裏面上から角型電池セル1に向かって垂直に突出するように設けられている(尚、図8では、片面のみに突部2bを設けた場合を図示しているが、実際には説明の通り両面に設けられている。)。邪魔板6の突出高さは突部2bの突出高さと同じである。
尚、邪魔板6は突部2bと一体であってもよいし、別体であってもよい。
本実施形態では、第1の実施の形態と同様の作用効果を奏することができると共に、邪魔板5と対称的に邪魔板6を設けたので、セルホルダ2から角型電池セル1に対して加えられる保持力を均一に作用させることができる。
−第3の実施の形態−
本発明の第3の実施の形態を図9に基づいて説明する。
本実施形態は第2の実施の形態の改良例であり、第2の実施の形態とはセルホルダ2の一部の構成が異なっている。この他の構成は第2の実施の形態と同様である。このようなことから、第2の実施の形態と同じ構成には第2の実施の形態と同じ符号を付してその説明を省略する。
本実施形態では、冷却媒体流入口9aに設けた邪魔板5の近傍に一対の案内板7を設けている。一対の案内板7は、セルホルダ2の中心部(角型電池セル1の中心部)に冷却媒体3の流れの一部分を偏向させる矩形状(長方形状)の平板部材であり、セルホルダ2に一体に形成されている。また、一対の案内板7は、セルホルダ2の短手方向中央部に設けられた突部2bを中心線として線対称に配置されている。すなわち一対の案内板7は、セルホルダ2の長手方向一方側から他方側に進むにしたがって、セルホルダ2の短手方向端部側から内側に傾斜した「ハ」の字状(A字状)の部材である。換言すれば、一対の案内板7は、セルホルダ2の長手方向他方側から一方側に進むにしたがって末広がり状に開くように配置された部材である。さらに、一対の案内板7は、セルホルダ2の平面部2aの表裏面上から角型電池セル1に向かって垂直に突出するように設けられている。一対の案内板7の突出高さは突部2bの突出高さと同じである。
尚、案内板7は、前述した作用効果を達成できるものであれば他の形状、例えば1/4円形状の円弧形状であっても構わない。
本実施形態では、第2の実施の形態と同様の作用効果を奏することができると共に、一対の案内板7を設けたので、冷却媒体3の流れを角型電池セル1の中心部に偏向することができる。これにより、本実施形態では、比較的熱が滞留する角型電池セル1の中心部を効果的に冷却でき、角型電池セル1の冷却性能を更に向上させることができる。
−第4の実施の形態−
本発明の第4の実施の形態を図10に基づいて説明する。
本実施形態は第3の実施の形態の改良例であり、第3の実施の形態とはセルホルダ2の一部の構成が異なっている。この他の構成は第3の実施の形態と同様である。このようなことから、第3の実施の形態と同じ構成には第3の実施の形態と同じ符号を付してその説明を省略する。
本実施形態では、冷却媒体流入口9aに設けた一対の案内板7とは配置形状が異なる一対の案内板8を、冷却流路9の最下流である冷却媒体流出口9bに一対の案内板7と対称的に設けている。
一対の案内板8は、冷却媒体流出口9bに設けた邪魔板6の近傍に設けられている。一対の案内板8は、セルホルダ2の中心部(角型電池セル1の中心部)における冷却媒体3の流れの一部分を、セルホルダ2の短手方向端部側に偏向させる矩形状(長方形状)の平板部材であり、セルホルダ2に一体に形成されている。また、一対の案内板8は、セルホルダ2の短手方向中央部に設けられた突部2bを中心線として線対称に配置されている。すなわち一対の案内板8は、セルホルダ2の長手方向一方側から他方側に進むにしたがって、セルホルダ2の内側から短手方向端部側に傾斜した「ハ」の字状(A字状)の部材である。換言すれば、一対の案内板8は、セルホルダ2の長手方向一方側から他方側に進むにしたがって末広がり状に開くように配置された部材である。さらに、一対の案内板8は、セルホルダ2の平面部2aの表裏面上から角型電池セル1に向かって垂直に突出するように設けられている。一対の案内板8の突出高さは突部2bの突出高さと同じである。
尚、下流側の案内板8は、前述した作用効果を達成できるものであれば他の形状、例えば1/4円形状の円弧形状であっても構わない。
本実施形態では、第3の実施の形態と同様の作用効果を奏することができると共に、一対の案内板8を設けたので、冷却媒体3の流れを角型電池セル1の中心部から外側に偏向させることができる。このように、冷却媒体3の流れを整流させ、冷却媒体3の流れをさらに増速させることができる。これにより、本実施形態では、比較的熱が滞留する角型電池セル1の中心部を効果的に冷却でき、角型電池セル1の冷却性能を更に向上させることができる。
−第5の実施の形態−
本発明の第5の実施の形態を図11に基づいて説明する。
本実施形態は第4の実施の形態の改良例であり、第4の実施の形態とはセルホルダ2の一部の構成が異なっている。この他の構成は第4の実施の形態と同様である。このようなことから、第4の実施の形態と同じ構成には第4の実施の形態と同じ符号を付してその説明を省略する。
本実施の形態では、一対の案内板7の一方(セルホルダ2の短手方向一方側)の案内板8側端部と、一対の案内板8の一方(セルホルダ2の短手方向一方側)の案内板7側端部とを、セルホルダ2の長手方向に延びる突部(畝部)2cによって連結している。また、一対の案内板7の他方(セルホルダ2の短手方向他方側)の案内板8側端部と、一対の案内板8の他方(セルホルダ2の短手方向他方側)の案内板7側端部とを、セルホルダ2の長手方向に延びる突部(畝部)2cによって連結している。これにより、セルホルダ2の短手方向中央部の突部2bによってセルホルダ2の短手方向に2分割された冷却流路9のそれぞれが、さらにセルホルダ2の短手方向に2分割される。すなわち本実施形態では、セルホルダ2の短手方向に4分割された冷却流路9を形成している。セルホルダ2の短手方向中央部に配置された2つの冷却流路9(セルホルダ2の短手方向中央部の突部2bと突部2cとの間に形成された冷却流路9)のそれぞれの短手方向の幅は等しく、セルホルダ2の短手方向両端部に配置された2つの冷却流路9(セルホルダ2の短手方向端部の突部2bと突部2cとの間に形成された冷却流路9)の短手方向の幅よりも小さい。セルホルダ2の短手方向両端部に配置された2つの冷却流路9のそれぞれの短手方向の幅は等しい。突部2cは、セルホルダ2の平面部2aから角型電池セル1の上面或いは下面に向かって突出するように、セルホルダ2に一体に形成されている。突部2cの突出高さは突部2bの突出高さと同じである。また、突部2cは案内板7及び案内板8と一体に形成されている。
尚、突部2cは、案内板7及び案内板8と別体として、案内板7及び案内板8のそれぞれの端部に近接して或いは接して形成されていてもよい。
本実施形態では、第4の実施の形態と同様の作用効果を奏することができると共に、突部2cによって冷却流路9をセルホルダ2の短手方向端部側と中央側とに分けたので、案内板7によってセルホルダ2の中心部(角型電池セル1の中心部)に流れが偏向された冷却空気3をセルホルダ2の中心部(角型電池セル1の中心部)に確実に流通させることができる。これにより、本実施形態では、比較的熱が滞留する角型電池セル1の中心部をさらに効果的に冷却でき、角型電池セル1の冷却性能を更に向上させることができる。
また、本実施形態では、3つの突部2bに加えて2つの突部2cを形成したので、角型電池セル1の配列方向から角型組電池10に加えられた圧力(拘束力或いは保持力)をセルホルダ2から各角型電池セル1に対してより分散して伝えることができ、角型電池セル1の保持強度を更に向上させることができる。これにより、本実施形態では、角型電池モジュールの耐振性及び強度を向上させることができる。さらに、本実施形態では、角型電池セル1の中央部を、セルホルダ2の短手方向中央部の突部2b及び2つの突部2cの3つの突部によって対向方向から押さえ付けるので、角型電池セル1の中央部に生じる膨らみを抑制する力を更に大きくすることができる。これにより、本実施形態では、角型電池セル1の膨らみを更に抑えることができ、角型電池セル1の性能を更に向上させることができる。
−第6の実施の形態−
本発明の第6の実施の形態を図12及び図13に基づいて説明する。
本実施形態は第5の実施の形態の改良例であり、第5の実施の形態とはセルホルダ2の一部構成が異なっている。この他の構成は第5の実施の形態と同様である。このようなことから、第5の実施の形態と同じ構成には第4の実施の形態と同じ符号を付してその説明を省略する。
本実施形態では、セルホルダ2の短手方向端部に設けられた突部2bと突部2cとの間に形成された冷却流路9を更にセルホルダ2の短手方向に2分割している。このため、本実施形態では、セルホルダ2の短手方向端部に設けられた突部2bと突部2cとの間には、突部2bと同様の長さ、高さ及び形状を有する突部(畝部)2dを設けている。これにより、本実施形態では、セルホルダ2の短手方向に6分割された冷却流路9が形成される。セルホルダ2の短手方向両端部の突部2bと突部2dとの間に形成された2つの冷却流路9のそれぞれの短手方向の幅は等しく、突部2dと突部2cとの間に形成された冷却流路9の短手方向の幅よりも小さく、さらに、セルホルダ2の短手方向中央部の突部2bと突部2cとの間に形成された冷却流路9の短手方向の幅よりも小さい。突部2dと突部2cとの間に形成された2つの冷却流路9のそれぞれの短手方向の幅は等しく、セルホルダ2の短手方向中央部の突部2bと突部2cとの間に形成された冷却流路9の短手方向の幅よりも大きい。突部2dは、セルホルダ2の平面部2aから角型電池セル1の上面或いは下面に向かって突出するように、セルホルダ2に一体に形成されている。突部2dの突出高さは突部2b,2cの突出高さと同じである。
本実施形態では、5つの突部2b,2cに加えて2つの突部2dを形成したので、角型電池セル1の配列方向から角型組電池10に加えられた圧力(拘束力或いは保持力)をセルホルダ2から各角型電池セル1に対して更に分散して伝えることができ、角型電池セル1の保持強度を更に向上させることができる。これにより、本実施形態では、角型電池モジュールの耐振性及び強度を向上させることができる。
また、本実施形態では、7つの突部2b,2c,2d、邪魔板5,6、案内板7,8によって形成された冷却流路9によって、冷却媒体3の流路配分及び流速を、角型電池セル1の温度分布に合わせて適正に設定できるので、角型電池セル1の温度分布を更に均一にすることができる。すなわち角型電池セル1の短手方向中央部に流れる冷却媒体3の冷却能力を最大とし、角型電池セル1の短手方向両端部に流れる冷却媒体3の冷却能力を最小とし、角型電池セル1の短手方向中央部と角型電池セル1の短手方向両端部との中間部の冷却媒体3の冷却能力を最大と最小との中間とするというように、角型電池セル1の温度分布に合わせて冷却媒体3の冷却能力を制御している。これにより、角型電池セル1の温度分布を第1乃至第5の実施の形態よりも均一にすることができる。従って、本実施形態では、第1乃至第5の実施の形態よりも角型電池セル1の冷却性能を向上させることができる。
〔解析例〕
汎用の熱流体解析ソフトを用いて行った解析例を図14に基づいて説明する。
解析は、第1乃至第6の実施の形態の組電池10、及び第1の実施の形態のセルホルダ2から邪魔板5を取り除いたセルホルダを用いて組電池を構成した比較例に対して実施した。図14は、第1乃至第6の実施の形態及び比較例の1個の角型電池セルの発熱による最大温度上昇(℃)を示す。
主な解析条件として、冷却空気の温度を35℃、角型電池セルの発熱量を約6W、冷却空気の流量を0.03m3/分(角型電池セルの表面流速を約1.5m/秒)、冷却流路9を形成する突部の高さを2mmにそれぞれ設定した。
解析の結果、冷却空気の温度35℃を基準にして角型電池セルの表面での最大温度は、比較例が49.1℃となったのに対して、第1の実施の形態が48.9℃、第2の実施の形態が48.9℃、第3の実施の形態が46.3℃、第4の実施の形態が44.8℃、第5の実施の形態が45.6℃、第6の実施の形態が42.6℃となった。
いずれの実施形態も比較例と比較して温度の低減効果が得られた。従って、邪魔板5,6、案内板7,8などを用いた第1乃至第6の実施の形態の冷却構造は、角型電池セルの冷却能力を向上させるのに有効な手段であり、角型電池セルの冷却効率を向上させることができると共に、角型電池セルの温度分布の均一化を図ることができる。実施形態の中でも第6の実施の形態の効果が高く、角型電池セルの冷却能力を向上させるのに最も有効な手段であるということができる。
−第7の実施の形態−
本発明の第7の実施例を図15及び図16に基づいて説明する。
本実施形態は第1の実施の形態を変形して第2の実施の形態の構成を達成した例であり、第1の実施の形態とは角型電池セル1の電極端子4の位置、セルホルダ2の配置が異なっている。この他の構成は第1の実施の形態と同様である。このようなことから、第1の実施の形態と同じ構成には第1の実施の形態と同じ符号を付してその説明を省略する。
本実施形態では、角型電池セル1の長手方向一端部の側面の長手方向中央部に電極端子4の一方の極(例えば正極の電極端子4)が、角型電池セル1の長手方向他端部の側面の長手方向中央部に電極端子4の他方の極(例えば負極の電極端子4)が、それぞれ設けられている。セルホルダ2を介して隣接する2つの角型電池セル1の長手方向一端側の電極端子4同士及び長手方向他端側の電極端子4同士はそれぞれ極性が異なっている。このため、複数の角型電池セル1の配列(角型組電池10)における角型電池セル1の長手方向一端側の電極端子4の極性及び他端側の電極端子4の極性は、角型電池セル1の配列順序にしたがって交互に異なっている。
セルホルダ2を介して隣接する2つの角型電池セル1は、長手方向一端側の側面或いは他端側の側面のいずれか一方の長手方向中央部において、電極端子4同士がバスバー11によって電気的に接続されている。また、セルホルダ2を介して隣り合う2つの角型電池セル1の長手方向一端側の側面或いは他端側の側面のいずれか他方の電極端子4は、それぞれ、他方側に隣接する角型電池セル1の異極性の電極端子4とバスバー11によって電気的に接続されている。このため、複数の角型電池セル1の配列(角型組電池10)における、隣接する2つの角型電池セル1の長手方向一端側の電極端子4同士の接続部及び他端側の電極端子4同士の接続部は、角型電池セル1の配列順序にしたがって一つ置きに設けられている。すなわち複数の角型電池セル1の配列(角型組電池10)における、隣接する2つの角型電池セル1の長手方向一端側の電極端子4同士の接続部と、他端側の電極端子4同士の接続部は、角型電池セル1の配列順序にしたがって千鳥状に交互に設けられている。
バスバー11は短冊状の銅製あるいはアルミニウム製の導電性部材であり、角型電池セル1の短手方向中央部において、冷却流路9の冷却媒体流入口9a又は冷却媒体流出口9bを塞ぐように跨いで、隣接する角型電池セル1の間を渡っている。また、角型電池セル1の短手方向におけるバスバー11の寸法は邪魔板5とほぼ同じ大きさである。このため、バスバー11は、セルホルダ2の邪魔板5と同様に作用させることができると共に、冷却媒体3によってバスバー11を冷却できる。バスバー11と電極端子4との接続には溶接による接合を用いてもよいし、ねじ部材による固定を用いてもよい。
そこで、本実施形態では、セルホルダ2の邪魔板5が、バスバー11が配置された側とは反対側に配置されるように、隣接する角型電池セル1の間に配置している。すなわち図15に示す手前側の隣接する角型電池セル1の間では(最も手前側の角型電池セル1の図示は省略)、冷却流路9の冷却媒体流入口9aの中央部を邪魔板5によって、冷却流路9の冷却媒体流出口9bの中央部をバスバー11によって、それぞれ塞いでいる。次の隣接する角型電池セル1の間では、冷却流路9の冷却媒体流入口9aの中央部をバスバー11(不図示)によって、冷却流路9の冷却媒体流出口9bの中央部を邪魔板5によって、それぞれ塞いでいる。次の隣接する角型電池セル1の間では、冷却流路9の冷却媒体流入口9aの中央部を邪魔板5(不図示)によって、冷却流路9の冷却媒体流出口9bの中央部をバスバー11によって、それぞれ塞いでいる。このように、冷却流路9の冷却媒体流入口9a及び冷却媒体流出口9bの中央部を塞ぐ手段を、角型電池セル1の配列順序にしたがって、セルホルダ2の邪魔板5とバスバー11とを交互に使い分ける。
本実施形態では、隣り合う角型電池セル1間の電極端子4を電気的に接続する接続部材、すなわちバスバー(導電性部材)11を、冷却流路9の上流側、好ましくは最上流に設けられる冷却流路9の一部を塞ぐ部材としても機能させた。このように、本実施形態では、第1の実施の形態を変形して第2の実施の形態と同様の構成を得ることができるので、第2の実施の形態と同様の作用効果を達成できる。また、本実施形態では、バスバー11を冷却媒体3によって冷却できるので、角型電池セル1の熱を電極端子4からバスバー11を介して放熱でき、角型電池セル1の冷却性能を更に向上させることができる。
−第8の実施の形態−
本発明の第8の実施の形態を図17に基づいて説明する。
本実施形態は第7の実施の形態の改良例であり、邪魔板5,6が形成された第2の実施の形態のセルホルダ2を第7の実施の形態の角型組電池10のセルホルダ2に適用した例である。この他の構成は第7の実施の形態と同様である。このようなことから、第7の実施の形態と同じ構成には第7の実施の形態と同じ符号を付してその説明を省略する。
図17に示すように、バスバー11が、邪魔板5,6が形成されたセルホルダ2の冷却媒体流入口9aまたは冷却媒体流出口9bの一部を塞ぐように設けられている。これにより、本実施形態では、第7の実施の形態と同様の作用効果を達成できると共に、邪魔板5,6によってバスバー11を支持でき、バスバー11の支持強度を向上させることができる。
−第9の実施の形態−
本発明の第9の実施の形態を図18に基づいて説明する。
本実施形態は第7の実施の形態の改良例であり、第6の実施の形態のセルホルダ2を第7の実施の形態の角型組電池10のセルホルダ2に適用した例である。この他の構成は第7の実施の形態と同様である。このようなことから、第7の実施の形態と同じ構成には第7の実施の形態と同じ符号を付してその説明を省略する。
また、本実施形態では、セルホルダ2に形成された邪魔板5,6の大きさを、バスバー11の大きさよりも小さくしている。具体的には、冷却媒体3の流通方向における邪魔板5,6の面積、すなわちセルホルダ2の短手方向に沿った邪魔板5,6の面積を、バスバー11の面積よりも小さくしている。このような構成によれば、冷却流路9の冷却媒体流出口9b側に配置されたバスバー11の一部を、冷却媒体3の流通方向側から、すなわちバスバー11の上流側から、部分的に冷却できる。
本実施形態では、第7の実施の形態と同様の作用効果を達成できると共に、冷却流路9の冷却媒体流出口9b側に配置されたバスバー11の一部を、冷却媒体3の流通方向側から部分的に冷却できる。これにより、第8の実施の形態では、冷却流路9の冷却媒体流出口9b側に配置されたバスバー11が冷却し難かったという課題を、本実施形態で解決できる。
−第10の実施の形態−
本発明の第10の実施の形態を図19に基づいて説明する。
本実施形態は、第1乃至第9の実施の形態のいずれかの角型組電池10を用いて角型電池モジュール100を構成した例を示す。
尚、図19には、代表として、第6の実施の形態の角型組電池10を図示している。また、図19では、角型電池セル1の電極端子4の図示を省略している。
本実施形態の角型組電池10は、8個の角型電池セル1を縦置きにして、角型電池セル1とセルホルダ2とを交互に一列に配置し、8個の角型電池セル1を電気的に直列に接続することにより構成されている。角型電池セル1の配列方向における角型組電池10の両端部にはセルホルダ2′が配置されている。セルホルダ2′のさらに外側には端面プレート110が配置されている。角型組電池10、セルホルダ2′及び端面プレート110から構成された配列体は4つの接続板120によって挟み込まれて固定されている。
セルホルダ2′は、角型組電池10の両端部に配置された角型電池セル1と端面プレート110との間を電気的に絶縁すると共に、端面プレート110から伝えられた圧力(拘束力或いは保持力)を、角型組電池10の両端部に配置された角型電池セル1に伝えて角型電池セル1を保持するための片側凹凸部材である。セルホルダ2′は、セルホルダ2と同様に電気的な絶縁部材から形成されたプラスチック製の成形品である。すなわちセルホルダ2′はセルホルダ2の平面部2aと同様の大きさの成形品であり、角型電池セル1側に、セルホルダ2と同様に、突部2b,2c,2d、邪魔板5,6、案内板7,8が形成されており、端面プレート110側は平面になっている凹凸部材である。
角型組電池10の両端部に配置された角型電池セル1の他の角型電池セル1との隣接側とは反対側にセルホルダ2′の凹凸側が配置されると、角型組電池10の両端部に配置された角型電池セル1の他の角型電池セル1との隣接側とは反対側には、隣接する角型電池セル1の間に形成された冷却流路9と同様の冷却流路9が形成される。
端面プレート110は、角型組電池10、セルホルダ2′から構成された配列体に、その配列方向両側から接続板120の締め付け力を均一に与えるものであり、角型電池セル1の上下面及びセルホルダ2′の平面と同じ大きさの平面を持った金属製部材である。
接続板120は、角型組電池10,セルホルダ2′及び端面プレート110から構成された配列体の配列方向に延び、2つの端面プレート110の間を渡る金属製部材であり、両端部が直角に同一方向に折れ曲がった細長い冠形状の板部材である。4つの接続板120は、角型組電池10,セルホルダ2′及び端面プレート110から構成された配列体の配列方向及び冷却媒体3の流通方向に対して垂直な方向(図19の上下方向)、及び配列体の配列方向(図19の左右方向)から配列体を挟み込むように、冷却媒体3の流通方向における配列体の両端部(4角)に設けられている。すなわち、4つの接続板120は、端面プレート110のセルホルダ2′側とは反対側の4角を、配列体の配列方向両側から配列体を押圧すると共に、配列体の配列方向及び冷却媒体3の流通方向に対して垂直な方向から配列体を押さえている。接続板120から端面プレート110に加えられた圧力は端面プレート110によって均一に分散されて角型組電池10及びセルホルダ2′から構成された配列体に伝えられる。これにより、8個の角型電池セル1を強固に保持できる。
本実施形態では、角型電池セル1の冷却性能を向上させることができる、第1乃至第9の実施の形態のいずれかの角型組電池10を搭載したので、第1乃至第9の実施の形態と同様の作用効果を達成でき、角型電池モジュール100のコンパクト化及び角型電池モジュール100の信頼性向上を図ることができる。
−第11の実施の形態−
本発明の第11の実施の形態を図20に基づいて説明する。
本実施形態は第10の実施の形態の改良例であり、第10の実施の形態とは、蓄電モジュール100の状態を管理及び制御する制御装置130を蓄電モジュール100と一体にした構成が異なる。この他の構成は第10の実施の形態と同様である。このようなことから、第10の実施の形態と同じ構成には第10の実施の形態と同じ符号を付してその説明を省略する。
制御装置130は、8個の角型電池セル1のそれぞれの電圧検出,充電状態の調整,過充放電の検出などを行うセル制御装置と、角型組電池10の充放電電圧,電流,温度を検出すると共に、角型組電池10の充電状態,劣化状態,角型組電池10の充放電を制御するための許容充放電電力又は電流を演算し、この演算情報を別の制御装置に出力するバッテリ制御装置とを備えている。セル制御装置およびバッテリ制御装置を構成する複数の電子部品、例えば集積回路,マイクロコンピュータ,抵抗,半導体スイッチ,フォトカプラなどは配線基板に実装されて金属ケースの内部に収納されている。金属ケースは、蓄電モジュール100の上部(角型組電池10,セルホルダ2′及び端面プレート110から構成された配列体の配列方向及び冷却媒体3の流通方向に対して垂直な方向における角型電池モジュール100の一方側)に搭載され、固定されている。
本実施形態では、第10の実施の形態と同様の作用効果を達成できる。
−第12の実施の形態−
本発明の第12の実施の形態を図21に基づいて説明する。
本実施形態は第10の実施の形態の改良例であり、第10の実施の形態とは角型電池セル1のガス排出機構の構成が異なる。この他の構成は第10の実施の形態と同様である。このようなことから、第10の実施の形態と同じ構成には第10の実施の形態と同じ符号を付してその説明を省略する。
角型電池セル1にはガス排出弁が設けられている。ガス排出弁は、角型電池セル1に何らかの異常が生じ、電解液が気化して内圧が上昇した場合、所定の内圧で作動して、電池缶1Aの外部にミスト状態のガスを放出し、電池缶1Aを保護する安全弁である。ミスト状態のガスは、冷却媒体3と一緒に角型電池モジュール100から排出してもよいが、バッテリ装置の搭載場所によっては冷却媒体3とは分離して排出する場合がある。このような場合には、角型電池セル1のガス排出弁にガス排出配管140を接続し、ガス排出弁が作動した場合には、そのガス排出管140を介して、角型電池セル1から放出されたガスを外部に排出する。本実施形態では、ガス排出管140を蓄電モジュール100の上部(角型組電池10,セルホルダ2′及び端面プレート110から構成された配列体の配列方向及び冷却媒体3の流通方向に対して垂直な方向における角型電池モジュール100の一方側)に突出させている。ガス排出管140は角型電池セル1の配列に対応して、角型電池セル1の配列方向に1列に並ぶように配置されている。
本実施形態では、第10の実施の形態と同様の作用効果を達成できる。
−第13の実施の形態−
本発明の第13の実施の形態を図22に基づいて説明する。
本実施形態は第10の実施の形態の改良例であり、第11の実施の形態と第12の実施の形態とを組み合わせた例である。この他の構成は第10の実施の形態と同様である。このようなことから、第10の実施の形態と同じ構成には第10の実施の形態と同じ符号を付してその説明を省略する。
本実施形態では、第12の実施の形態に示すガス排出配管140を角型電池モジュール100の上部(角型組電池10,セルホルダ2′及び端面プレート110から構成された配列体の配列方向及び冷却媒体3の流通方向に対して垂直な方向における角型電池モジュール100の一方側)に配置し、第11の実施の形態に示す制御装置130を角型電池モジュール100の下部(角型組電池10,セルホルダ2′及び端面プレート110から構成された配列体の配列方向及び冷却媒体3の流通方向に対して垂直な方向における角型電池モジュール100の他方側)に配置している。
ガス排出配管140は、角型組電池10、セルホルダ2′及び端面プレート110から構成された配列体の配列方向に延びるガス排出ダクト150によって覆われている(説明の便宜上、ガス排出配管140がガス排出ダクト150から見えるように図示したが、実際にはガス排出ダクト150の端面は壁によって塞がれている)。ガス排出ダクト150の一方側の先端にはガス導出配管160が設けられている。ガス排出配管140からガス排出ダクト150に放出されたガスはガス導出配管160を介して車外に導かれ排出される。
本実施形態では、第10の実施の形態と同様の作用効果を達成できる。
上記では、種々の実施の形態および変形例を説明したが、本発明はこれらの内容に限定されるものではない。本発明の技術的思想の範囲内で考えられるその他の態様も本発明の範囲内に含まれる。
本出願は日本国特許出願2009−225949号(2009年9月30日出願)を基礎として、その内容は引用文としてここに組み込まれる。
複数の角型電池セル1は、隣り合う角型電池セル1の一方の正極側の電極端子4と他方の負極側の電極端子4とが電気的に接続されることにより、電気的に直列に接続されている。ここで、隣り合う角型電池セル1は、角型電池セル1の設置方向(角型電池セル1を縦置きした場合の上下面に水平な方向)に延びる中心軸を回転軸として、一方の角型電池セル1が他方の角型電池セル1に対して180度回転した状態で配置されている。このようにすれば、隣り合う角型電池セル1の一方の正極側の電極端子4と、これに電気的に接続される他方の負極側の電極端子4との位置が同じ配列位置になるので、導電性の接続部材であるバスバーによる両者の接続がし易い。
セルホルダ2は、隣り合う角型電池セル1の間を電気的に絶縁すると共に、隣り合う角型電池セル1の間に一定の間隔を形成し、かつ角型電池セル1の配列方向(角型電池セル1を縦置きした場合の上下面に直交な方向)から角型組電池10に加えられた圧力(拘束力或いは保持力)を角型電池セル1に伝えて角型電池セル1を保持するための凹凸部材である。セルホルダ2は、電気的な絶縁部材から形成されたプラスチック製の成形品である。

Claims (9)

  1. 角型形状を有する複数の蓄電器が保持部材を介して配列されて構成された蓄電器ブロックと、
    前記蓄電器と前記保持部材との間に形成され、前記蓄電器を冷却するための冷却媒体が流通する冷却流路と、を有し、
    前記冷却流路に流入した後の冷却媒体の流速が、前記冷却流路に流入する前の冷却媒体の流速よりも速くなるように、前記冷却流路の冷却媒体流入口の一部を塞いだ、蓄電モジュール。
  2. 請求項1に記載の蓄電モジュールにおいて、
    前記冷却流路の前記冷却媒体流入口に塞ぎ部材を設け、前記冷却媒体流入口の一部を塞いだ、蓄電モジュール。
  3. 請求項1又は2に記載の蓄電モジュールにおいて、
    前記冷却流路の最上流側には、前記蓄電器の中心方向に前記冷却媒体の流れを偏向させる案内部材が設けられている、蓄電モジュール。
  4. 請求項3に記載の蓄電モジュールにおいて、
    前記冷却流路の最下流側には、前記蓄電器の中心方向から外側に前記冷却媒体の流れを偏向させる案内部材が設けられている、蓄電モジュール。
  5. 請求項4に記載の蓄電モジュールにおいて、
    前記冷却流路の最上流側に設けられた前記案内部材と、前記冷却流路の最下流側に設けられた前記案内部材とを連結させて前記冷却流路を分割した、蓄電電池モジュール。
  6. 請求項1に記載の蓄電モジュールにおいて、
    前記冷却流路の冷却媒体流入口には、前記冷却媒体流入口の一部を塞ぐように、前記蓄電器を電気的に接続するための導電性部材が設けられている、蓄電モジュール。
  7. 請求項6に記載の蓄電モジュールにおいて、
    前記冷却流路の最上流側又は最下流側に邪魔板を設けた、蓄電モジュール。
  8. 請求項6に記載の蓄電モジュールにおいて、
    前記冷却流路の最上流側及び最下流側に邪魔板を設けた、
    ことを特徴とする蓄電モジュール。
  9. 請求項6乃至8のいずれかに記載の蓄電モジュールにおいて、
    前記冷却流路の最上流側には、前記蓄電器の中心方向に前記冷却流体の流れを偏向させる案内部材が設けられており、
    前記冷却流路の最下流側には、前記蓄電器の中心方向から外側に前記冷却流体の流れを偏向させる案内部材が設けられている、蓄電モジュール。
JP2011534130A 2009-09-30 2010-08-12 蓄電モジュール Active JP5364791B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2011534130A JP5364791B2 (ja) 2009-09-30 2010-08-12 蓄電モジュール

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2009225949 2009-09-30
JP2009225949 2009-09-30
JP2011534130A JP5364791B2 (ja) 2009-09-30 2010-08-12 蓄電モジュール
PCT/JP2010/063700 WO2011040130A1 (ja) 2009-09-30 2010-08-12 蓄電モジュール

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPWO2011040130A1 true JPWO2011040130A1 (ja) 2013-02-21
JP5364791B2 JP5364791B2 (ja) 2013-12-11

Family

ID=43825964

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2011534130A Active JP5364791B2 (ja) 2009-09-30 2010-08-12 蓄電モジュール

Country Status (5)

Country Link
US (1) US9281549B2 (ja)
EP (1) EP2485320A4 (ja)
JP (1) JP5364791B2 (ja)
CN (1) CN102473981B (ja)
WO (1) WO2011040130A1 (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015201369A (ja) * 2014-04-09 2015-11-12 株式会社東芝 バッテリ冷却装置

Families Citing this family (33)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8497031B2 (en) * 2010-08-10 2013-07-30 GM Global Technology Operations LLC Combined heating and pre-charging function and hardware for propulsion batteries
US8492019B2 (en) * 2010-08-17 2013-07-23 GM Global Technology Operations LLC Extruded thermal fin for temperature control of battery cells
KR20130068982A (ko) * 2011-12-16 2013-06-26 (주)브이이엔에스 배터리 모듈 어셈블리 및 그를 갖는 전기자동차
WO2013188702A1 (en) 2012-06-13 2013-12-19 Massachusetts Institute Of Technology Articles and methods for levitating liquids on surfaces, and devices incorporating the same
US9960395B2 (en) 2012-08-16 2018-05-01 Lg Chem, Ltd. Battery module
JP5720663B2 (ja) * 2012-12-04 2015-05-20 トヨタ自動車株式会社 蓄電装置
US9365091B2 (en) 2013-02-01 2016-06-14 Ford Global Technologies, Llc Vehicle thermal management and filtration system
JP6072575B2 (ja) * 2013-03-13 2017-02-01 三洋電機株式会社 バッテリシステム
JP6003838B2 (ja) * 2013-07-25 2016-10-05 株式会社豊田自動織機 電池モジュールおよび電池モジュールを備えた電池パック
FR3009423B1 (fr) * 2013-07-30 2015-08-21 Blue Solutions Module de stockage d'energie comprenant une pluralite d'ensembles de stockage d'energie
JP6361969B2 (ja) * 2013-11-15 2018-07-25 株式会社Gsユアサ 蓄電素子、及び蓄電素子モジュール
DE102014103095A1 (de) * 2014-03-07 2015-09-10 Conti Temic Microelectronic Gmbh Energiespeichereinheit und Batteriesystem
US10084218B2 (en) 2014-05-09 2018-09-25 Lg Chem, Ltd. Battery pack and method of assembling the battery pack
US9400532B2 (en) * 2014-08-21 2016-07-26 Dell Products, Lp Air channel in storage media for chassis thermal design
JP6112095B2 (ja) * 2014-10-30 2017-04-12 トヨタ自動車株式会社 蓄電装置の温度調節構造
US10375901B2 (en) 2014-12-09 2019-08-13 Mtd Products Inc Blower/vacuum
US20200127345A2 (en) * 2015-07-24 2020-04-23 Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. Temperature conditioning unit, temperature conditioning system, and vehicle
JP6330757B2 (ja) * 2015-08-07 2018-05-30 株式会社デンソー 電池パック
CN106450562B (zh) * 2015-08-07 2021-07-02 宝马股份公司 能量存储装置、电池装置、机动车和冷却剂流控制方法
AU2017201690B2 (en) * 2016-03-14 2022-09-15 The Raymond Corporation Battery counterweight system
EP3255721B1 (en) * 2016-06-08 2020-04-29 Robert Bosch GmbH Method for controlling a temperature of a battery cell
AU2018310569A1 (en) 2017-08-04 2020-03-05 Winfried Schellbach Method for determining scale inhibitor concentration in salt water with a calcium/magnesium ionselective electrode
JP6653309B2 (ja) * 2017-11-22 2020-02-26 矢崎総業株式会社 電池監視装置
CN108091961B (zh) * 2017-12-12 2021-09-17 桑顿新能源科技(长沙)有限公司 一种电池用引流均温液冷板
DE102017222771A1 (de) * 2017-12-14 2019-06-19 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Speichereinrichtung zum Speichern von elektrischer Energie für ein Kraftfahrzeug
JP7004206B2 (ja) * 2017-12-22 2022-01-21 トヨタ自動車株式会社 組電池
JP6963532B2 (ja) * 2018-05-23 2021-11-10 株式会社豊田自動織機 蓄電装置
DE102018217319A1 (de) * 2018-10-10 2020-04-16 Mahle International Gmbh Akkumulator
CN113519083B (zh) 2019-03-12 2024-06-18 株式会社东芝 约束夹具及电池的制造方法
CN114424411A (zh) * 2019-10-09 2022-04-29 山一电机株式会社 光电转换模块用连接器及光电转换模块用连接器组装体
RU202967U1 (ru) * 2020-06-26 2021-03-17 Акционерное общество "Энергия" (АО "Энергия") Модуль электрохимических конденсаторов
CN112968245B (zh) * 2021-02-02 2023-02-03 上海派能能源科技股份有限公司 一种储能系统散热装置及其散热方法
CN114914614B (zh) * 2022-05-16 2023-09-12 北京科易动力科技有限公司 电池包

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3365577B2 (ja) * 1994-05-27 2003-01-14 松下電器産業株式会社 密閉形ニッケル−水素蓄電池の単電池および単位電池
JP4837155B2 (ja) * 1998-11-27 2011-12-14 パナソニック株式会社 蓄電池
JP4534268B2 (ja) 1999-02-05 2010-09-01 トヨタ自動車株式会社 バッテリ冷却プレート及びバッテリシステム
JP4362321B2 (ja) * 2003-06-13 2009-11-11 パナソニック株式会社 組電池
JP4062273B2 (ja) * 2004-03-31 2008-03-19 日産自動車株式会社 組電池
JP2006172870A (ja) 2004-12-15 2006-06-29 Toyota Motor Corp 電池と組電池
KR100612239B1 (ko) 2005-04-26 2006-08-11 삼성에스디아이 주식회사 이차 전지 모듈과 이차 전지 모듈을 이루는 이차 전지의격벽
JP4739867B2 (ja) 2005-08-31 2011-08-03 三洋電機株式会社 組電池
JP2008097830A (ja) * 2006-10-05 2008-04-24 Nissan Motor Co Ltd 組電池
JP2008159439A (ja) * 2006-12-25 2008-07-10 Toyota Motor Corp 蓄電モジュール
JP2008258027A (ja) 2007-04-05 2008-10-23 Denso Corp 集合電池
JP2008269985A (ja) * 2007-04-20 2008-11-06 Toyota Motor Corp 蓄電装置
JP5119727B2 (ja) * 2007-05-08 2013-01-16 マツダ株式会社 ラミネート電池パックの冷却装置

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015201369A (ja) * 2014-04-09 2015-11-12 株式会社東芝 バッテリ冷却装置

Also Published As

Publication number Publication date
JP5364791B2 (ja) 2013-12-11
CN102473981B (zh) 2014-11-12
CN102473981A (zh) 2012-05-23
EP2485320A1 (en) 2012-08-08
WO2011040130A1 (ja) 2011-04-07
EP2485320A4 (en) 2014-05-07
US9281549B2 (en) 2016-03-08
US20120214041A1 (en) 2012-08-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5364791B2 (ja) 蓄電モジュール
JP6744435B2 (ja) 電池サブモジュールキャリア、電池サブモジュール、電池システムおよび自動車
EP3136497B1 (en) Battery module including water cooling structure
KR101218751B1 (ko) 냉각 효율성이 향상된 중대형 전지팩
KR101205180B1 (ko) 콤팩트하고 안정성이 우수한 냉각부재와 이를 포함하는 전지모듈
KR101205181B1 (ko) 신규한 구조의 냉각부재와 이를 포함하는 전지모듈
KR101326086B1 (ko) 콤팩트한 구조와 우수한 방열 특성의 전지모듈 및 그것을 포함하는 중대형 전지팩
JP5712303B2 (ja) バッテリーモジュール収納装置、バッテリーモジュール温度調節装置、及びそれらを含む電力貯蔵システム
KR101501026B1 (ko) 우수한 냉각 효율성과 콤팩트한 구조의 전지모듈
JP5774241B2 (ja) 新規の空冷式構造の電池パック
KR100696669B1 (ko) 이차 전지 모듈
WO2014083600A1 (ja) 蓄電装置
US20120177965A1 (en) Battery module with excellent cooling efficiency and compact structure and middle or large-sized battery pack
JP2010287550A (ja) 車両用の組電池及びこれを備える車両並びに組電池用のセパレータ
CN217182265U (zh) 电池和用电设备
JP6636638B2 (ja) バッテリーモジュール及びこれを含むバッテリーパック、自動車
JP2011023301A (ja) バッテリシステム
WO2022104547A1 (zh) 电池、使用电池的装置、电池的制备方法和制备设备
JP2014110147A (ja) 蓄電モジュール及び蓄電モジュールの温度調節構造
WO2014010437A1 (ja) 電源装置及びこの電源装置を備える車両
KR20160068446A (ko) 배터리 모듈 및 그를 구비하는 배터리 팩
KR101262033B1 (ko) 냉각 설계 신뢰성이 향상된 냉각부재와 이를 포함하는 전지모듈
US20240204289A1 (en) Battery assembly and battery pack including battery assembly
JP2019114444A (ja) 組電池用スペーサー及び組電池
CN116615830B (zh) 电池、用电设备、制备电池的方法和设备

Legal Events

Date Code Title Description
A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20130514

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20130627

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20130813

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20130909

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 5364791

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

S111 Request for change of ownership or part of ownership

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313115

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

S111 Request for change of ownership or part of ownership

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313117

S111 Request for change of ownership or part of ownership

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313111

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250