JPWO2011149076A1 - Battery module - Google Patents
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Abstract
内部温度の均一化が可能な組電池モジュールを提供する。本発明の組電池モジュール100は、板状スペーサ101aおよび101b、放熱部材103aおよび103b、電極間配線具、複数の電池104を含み、スペーサ101aおよび101bは、電池104を挿入して保持するための複数の電池挿入孔101cおよび101dを含み、前記電池挿入孔は、相互に間隔をおいて配置され、電池挿入孔101cおよび101dに電池104が挿入されて保持され、複数の電池104の電極間が、前記電極間配線具により電気的に接続され、放熱部材103aが、電池104の一方の電極側に絶縁固定して取り付けられ、放熱部材103bが、電池104の他方の電極側に絶縁固定して取り付けられていることを特徴とする。Provided is an assembled battery module capable of uniforming internal temperature. The assembled battery module 100 of the present invention includes plate-like spacers 101a and 101b, heat dissipating members 103a and 103b, an interelectrode wiring tool, and a plurality of batteries 104. The spacers 101a and 101b are used for inserting and holding the batteries 104. A plurality of battery insertion holes 101c and 101d are included, the battery insertion holes are spaced from each other, and the battery 104 is inserted and held in the battery insertion holes 101c and 101d. Electrically connected by the inter-electrode wiring tool, and the heat dissipating member 103a is insulated and fixed to one electrode side of the battery 104, and the heat dissipating member 103b is insulated and fixed to the other electrode side of the battery 104. It is attached.
Description
本発明は、組電池モジュールに関する。 The present invention relates to an assembled battery module.
近年、一次電池および二次電池の使用形態として、複数の単電池を組み合わせて電池ホルダーまたは電池ケース等の専用容器に収容してモジュール化した組電池モジュールがある。最近、電気自動車、建設機械または産業機械等における大電力(大容量)の要求に応じるために、さらに、組電池モジュールを直列および並列に接続して組み合わせた状態で使用されている。 In recent years, as a usage form of a primary battery and a secondary battery, there is an assembled battery module in which a plurality of single cells are combined and housed in a dedicated container such as a battery holder or a battery case. Recently, in order to meet the demand for large electric power (large capacity) in electric vehicles, construction machines, industrial machines, and the like, battery pack modules are used in a state of being connected in series and in parallel.
組電池モジュールにおいて、例えば、冬などの低温条件下では素早い出力のために加温が必要となる場合があり、また、冬以外の一般的な温度環境下では、放電時の発熱の冷却が必要となる場合等がある。特許文献1には、組電池モジュールの側面に設けられたチャンバダクトに冷媒を通過させて、組電池モジュールを冷却する技術が開示されている。また、特許文献2には、送風ブロア(ファン)を用いて空気を供給して、電池を冷却する技術が開示されている。
In assembled battery modules, for example, heating may be required for quick output under low temperature conditions such as winter, and heat generation during discharging is required in general temperature environments other than winter. There are some cases.
一方、組電池モジュールには、特に、放電時の電池の発熱に起因して、組電池モジュールの中央部付近に熱がこもり、中央部付近の電池のみ劣化が進むという局所的な高温の問題がある。中央部の電池のみ劣化が進んだ場合、周辺部の電池が未だ寿命があるにも関わらず、劣化した中央部の電池によって組電池モジュール全体が使用できなくなる。しかし、特許文献1および2の技術では、組電池モジュール内の局所的な発熱の問題を解決し、組電池モジュール内部の温度を均一化するのは困難である。
On the other hand, the assembled battery module has a local high temperature problem that heat is accumulated near the center of the assembled battery module due to the heat generated by the battery during discharge, and only the battery near the center is deteriorated. is there. When only the battery in the central part has deteriorated, the entire assembled battery module cannot be used due to the deteriorated battery in the central part, even though the battery in the peripheral part still has a lifetime. However, in the techniques of
そこで、本発明は、内部温度の均一化が可能な組電池モジュールを提供することを目的とする。 Then, an object of this invention is to provide the assembled battery module which can make internal temperature uniform.
前記目的を達成するために、本発明の組電池モジュールは、
組電池モジュールであって、
板状スペーサ、二つの放熱部材、電極間配線具および複数の電池を含み、
前記スペーサは、前記電池を挿入して保持するための複数の電池挿入孔を含み、
前記電池挿入孔は、相互に間隔をおいて配置され、
前記電池挿入孔に前記電池が挿入されて保持され、
前記複数の電池の電極間が、前記電極間配線具により電気的に接続され、
前記二つの放熱部材の一方が、前記電池の一方の電極側に絶縁固定して取り付けられ、
前記二つの放熱部材の他方が、前記電池の他方の電極側に絶縁固定して取り付けられている、
ことを特徴とする。In order to achieve the above object, an assembled battery module of the present invention includes:
An assembled battery module,
Including a plate-like spacer, two heat dissipating members, an inter-electrode wiring device and a plurality of batteries,
The spacer includes a plurality of battery insertion holes for inserting and holding the battery,
The battery insertion holes are spaced from each other,
The battery is inserted and held in the battery insertion hole,
The electrodes of the plurality of batteries are electrically connected by the interelectrode wiring tool,
One of the two heat dissipating members is fixedly insulated and attached to one electrode side of the battery,
The other of the two heat radiating members is fixedly insulated and attached to the other electrode side of the battery.
It is characterized by that.
本発明によれば、電池を保持するスペーサが板状であり、かつ前記板状スペーサの前記複数の電池挿入孔が相互に間隔をおいて配置されていることにより、電池と電池との間に空隙があるため、組電池モジュール内で空気が自由に流れることが可能である。その結果、組電池モジュール内の温度を均一にできる。 According to the present invention, the spacer for holding the battery is plate-shaped, and the plurality of battery insertion holes of the plate-shaped spacer are arranged at intervals from each other, so that Since there is a gap, air can freely flow in the assembled battery module. As a result, the temperature in the assembled battery module can be made uniform.
本発明の組電池モジュールは、さらに、長軸状部材を含み、前記スペーサは、前記長軸状部材を挿入して保持するための長軸状部材挿入孔を含み、前記長軸状部材挿入孔に前記長軸状部材が挿入されて保持され、前記長軸状部材の少なくとも一端が、前記二つの放熱部材の少なくとも一方に直接接触していることが好ましい。この場合、本発明の組電池モジュールは、前記板状スペーサにおいて、前記長軸状部材挿入孔が、二つの前記電池挿入孔の間に配置され、前記二つの電池挿入孔の間に配置された前記長軸状部材挿入孔に、前記長軸状部材が挿入されて保持されていることが好ましい。また、本発明の組電池モジュールは、例えば、前記長軸状部材が、中空管状であり、前記長軸状部材の管内を流体が通過可能であるという形態であってもよい。また、本発明の組電池モジュールは、前記二つの放熱部材の少なくとも一方が、前記長軸状部材の端部を挿入するための長軸状部材挿入孔を含み、前記長軸状部材の端部が、前記長軸状部材挿入孔に挿入されていることが好ましい。前記長軸状部材は、熱伝導性を有することが好ましい。 The assembled battery module of the present invention further includes a long shaft member, and the spacer includes a long shaft member insertion hole for inserting and holding the long shaft member, and the long shaft member insertion hole. It is preferable that the long shaft-shaped member is inserted and held, and at least one end of the long shaft-shaped member is in direct contact with at least one of the two heat radiating members. In this case, in the battery module of the present invention, in the plate-like spacer, the long shaft member insertion hole is disposed between the two battery insertion holes, and is disposed between the two battery insertion holes. It is preferable that the long axis member is inserted and held in the long axis member insertion hole. Moreover, the assembled battery module of this invention may be the form that the said long axis-shaped member is a hollow tubular shape and the fluid can pass the pipe | tube of the said long-axis-shaped member, for example. In the assembled battery module of the present invention, at least one of the two heat dissipating members includes a long-axis member insertion hole for inserting an end of the long-axis member, and the end of the long-axis member However, it is preferable to be inserted into the long-axis member insertion hole. The long shaft member preferably has thermal conductivity.
本発明の組電池モジュールは、さらに、電気絶縁性を有する熱伝導シートを含み、前記電池の少なくとも一方の電極が、前記二つの放熱部材の少なくとも一方に、前記熱伝導シートを介して接触していることが好ましい。この場合、本発明の組電池モジュールは、前記熱伝導シートが、前記長軸状部材の端部を挿入するための長軸状部材挿入孔を含み、前記長軸状部材の端部が、前記長軸状部材挿入孔を通して前記放熱部材に接触していることが好ましい。 The assembled battery module of the present invention further includes a heat conductive sheet having electrical insulation, and at least one electrode of the battery is in contact with at least one of the two heat radiating members via the heat conductive sheet. Preferably it is. In this case, in the assembled battery module of the present invention, the heat conductive sheet includes a long shaft-shaped member insertion hole for inserting an end of the long shaft-shaped member, and the end of the long shaft-shaped member is It is preferable that the heat dissipation member is in contact with the long shaft member insertion hole.
本発明の組電池モジュールは、さらに、連結部材を含み、前記二つの放熱部材相互が、前記連結部材により締め上げられていることが好ましい。 It is preferable that the assembled battery module of the present invention further includes a connecting member, and the two heat radiating members are tightened by the connecting member.
本発明の組電池モジュールは、前記長軸状部材が、中空管状であり、前記連結部材が、ボルトとナットであり、前記中空管状の長軸状部材に前記ボルトが挿通され、かつ前記ナットに螺合されることにより、前記二つの放熱部材相互が締め上げられていることが好ましい。前記中空管状の長軸状部材としては、例えば、アルミパイプ等があげられる。 In the assembled battery module of the present invention, the long shaft-shaped member is a hollow tubular member, the connecting member is a bolt and a nut, the bolt is inserted into the hollow tubular long shaft-shaped member, and the nut is inserted into the nut. It is preferable that the two heat dissipating members are tightened by screwing. Examples of the hollow tubular long axis member include an aluminum pipe.
本発明の組電池モジュールは、前記電池が、筒形電池であり、前記電池挿入孔の形状が、前記筒形電池の円周に沿った形状であることが好ましい。本発明の組電池モジュールは、前記電池が二次電池であることが特に好ましい。 In the assembled battery module of the present invention, it is preferable that the battery is a cylindrical battery, and the shape of the battery insertion hole is a shape along the circumference of the cylindrical battery. In the assembled battery module of the present invention, the battery is particularly preferably a secondary battery.
本発明の組電池モジュールは、さらに、電圧監視端子を含み、前記電圧監視端子が、前記電極間配線具に接続されていることが好ましい。 The assembled battery module of the present invention further includes a voltage monitoring terminal, and the voltage monitoring terminal is preferably connected to the interelectrode wiring tool.
本発明の組電池モジュールは、前記複数の電池挿入孔における、一つの電池挿入孔の周縁部から隣接する他の電池挿入孔の周縁部までの最短距離が、約2〜約10mmの範囲であることが好ましく、より好ましくは約3〜約6mmの範囲であり、さらに好ましくは約4〜約5mmの範囲である。 In the assembled battery module of the present invention, the shortest distance from the peripheral edge of one battery insertion hole to the peripheral edge of another adjacent battery insertion hole in the plurality of battery insertion holes is in the range of about 2 to about 10 mm. It is preferably in the range of about 3 to about 6 mm, more preferably in the range of about 4 to about 5 mm.
以下、本発明の組電池モジュールについて、例をあげて詳細に説明する。ただし、本発明は、下記の例に限定されない。なお、以下の図1から図7において、同一部分には同一符号を付している。 Hereinafter, the assembled battery module of the present invention will be described in detail by way of examples. However, the present invention is not limited to the following examples. In addition, in the following FIGS. 1-7, the same code | symbol is attached | subjected to the same part.
〔実施形態1〕
図1および図2に、本実施形態の組電池モジュールの構成を示す。図1は、本実施形態の組電池モジュールの構成を示す分解斜視図である。図2(a)は、本実施形態の組電池モジュールの外観斜視図である。図2(b)は、図2(a)に示す組電池モジュールのI−I方向に見た断面図である。図2(c)は、図2(a)に示す組電池モジュールのII−II方向に見た断面図である。図1および図2に示すように、本実施形態の組電池モジュール100は、二つの板状スペーサ101aおよび101bと、熱伝導性を有する棒状の長軸状部材(長軸状熱伝導性部材)102aと、熱伝導性を有する中空管状の長軸状部材(長軸状熱伝導性部材)102bと、二つの板状の放熱部材(板状放熱部材)103aおよび103bと、複数の円筒形単電池104と、二つの熱伝導シート105aおよび105bと、連結部材(固定用ボルト106および固定用ナット107)と、電極間配線具とを有する。図1において、板状放熱部材103a、熱伝導シート105a、棒状の長軸状熱伝導性部材102aの一部、中空管状の長軸状熱伝導性部材102bの一部および円筒形単電池104の一部は、二点鎖線で示す。図1および図2では、説明の便宜上、前記電極間配線具の図示を省略している。以下において、前記「円筒形単電池」を、「単電池」ということがある。
1 and 2 show the configuration of the assembled battery module of the present embodiment. FIG. 1 is an exploded perspective view showing the configuration of the assembled battery module of the present embodiment. Fig.2 (a) is an external appearance perspective view of the assembled battery module of this embodiment. FIG.2 (b) is sectional drawing seen in the II direction of the assembled battery module shown to Fig.2 (a). FIG.2 (c) is sectional drawing seen in the II-II direction of the assembled battery module shown to Fig.2 (a). As shown in FIG. 1 and FIG. 2, the assembled
板状スペーサ101aおよび101bは、互いに同形状であり、矩形状の平板である。板状スペーサ101aおよび101bは、それぞれ、単電池104の円周に沿った円形状で、かつ相互にほぼ一定の距離をおいて形成された電池挿入孔101cおよび電池挿入孔101d(各28箇所)を有する。図1における電池挿入孔101cおよび電池挿入孔101dは、図1において上下方向に列を作るように形成され、4個の列と3個の列が交互に形成されている。また、板状スペーサ101aおよび101bには、それらの面方向中央付近において、隣り合う二つの電池挿入孔101c、101dの間に複数の長軸状熱伝導性部材挿入孔101e、101fが形成され、また、4つの角部付近にも長軸状熱伝導性部材挿入孔101gおよび101hが形成されている。複数の電池挿入孔101cおよび101dにおける、一つの電池挿入孔の周縁部から隣接する他の電池挿入孔の周縁部までの最短距離は、例えば、前述のとおりである。
The plate-
板状スペーサ101aおよび101bの形成材料は、放熱性の観点から、熱伝導性に優れる材料が好ましい。また、使用時に高熱となることを考慮して、前記形成材料は、熱変形しにくい材料が好ましい。前記形成材料としては、例えば、樹脂等の有機材料、セラミックス等の無機材料、金属材料等があげられる。前記樹脂としては、例えば、熱可塑性樹脂または熱硬化性樹脂があげられる。前記熱可塑性樹脂としては、例えば、ポリブチレンテレフタレート(PBT)、ポリプロピレン(PP)、ナイロン、ポリフェニレンサルファイド(PPS)、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン(ABS)、変性ポリフェニレンエーテル(PPE)、ポリアセタール(POM)、ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)等があげられる。これらの中でも、前記PBTは、剛性、耐熱性、成形性等に優れるため、特に好ましい。前記「剛性」とは、例えば、曲げやねじり等の力に対して、歪まない性質を意味する。前記熱硬化性樹脂としては、例えば、フェノール樹脂、ユリア樹脂、エポキシ樹脂等があげられる。前記金属材料としては、例えば、銅、アルミニウム、銅合金、アルミニウム合金等があげられる。
The material for forming the plate-
単電池104としては、例えば、一次電池、二次電池等があげられる。これらの中でも、二次電池が好ましい。前記二次電池としては、例えば、リチウムイオン電池、ニッケルカドミウム蓄電池、ニッケル水素電池等があげられる。これらの中でも、リチウムイオン電池が特に好ましい。なお、本実施形態の組電池モジュールでは、組電池モジュールを構成する電池は、円筒形単電池であるが、本発明は、この例に限定されない。本発明の組電池モジュールを構成する単電池は、例えば、円筒形以外の形状の単電池であってもよい。
Examples of the
板状放熱部材103aおよび103bは、互いに同形状であり、熱伝導性に優れる矩形状の平板である。板状放熱部材103aおよび103bは、通常、金属製の板であり、電池の電極側に位置する面には、通常、絶縁フィルムが貼着されている。板状放熱部材103aおよび103bの4つの角部付近には、長軸状熱伝導性部材挿入孔103cおよび103dが形成されている。板状放熱部材103aおよび103bを形成する前記金属としては、例えば、アルミニウム、銅、各種ステンレス(SUS)、鉄等があげられる。これらの中でも、コストと汎用性の観点から、アルミニウムが特に好ましい。
The plate-like
実施形態1において、熱伝導シート105aおよび105bは、互いに同形状であり、熱伝導性および電気絶縁性を有する矩形状のシートである。なお、前記熱伝導シートが、電気絶縁性を有していれば、例えば、前記絶縁フィルムを省略することも可能であるため好ましい。熱伝導シート105aおよび105bは、例えば、熱伝導性が高い材料から形成されたシートである。熱伝導シート105aおよび105bは、それぞれ、それらの面方向中央寄りの部分に長軸状熱伝導性部材挿入孔105eおよび105fが形成され、また、4つの角部付近には長軸状熱伝導性部材挿入孔105cおよび105dが形成されている。熱伝導シート105aおよび105bを形成する材料としては、例えば、ポリイミド、エポキシ、シリコーン、シリコーンセラミックス等があげられる。また、熱伝導シート105aおよび105bの熱伝導性は、例えば、熱伝導率として、約1〜約15W/m・Kの範囲であり、好ましくは約3〜約12W/m・Kの範囲であり、より好ましくは約5〜約8W/m・Kの範囲である。
In the first embodiment, the heat
長軸状熱伝導性部材は、棒状の長軸状熱伝導性部材102aと、中空管状の長軸状熱伝導性部材102bとの二種類がある。中空管状の長軸状熱伝導性部材102bは、その中に連結部材であるボルトを通すことが可能であり、板状スペーサ101a、101bおよび板状放熱部材103a、103bの4つの角部付近に配置される。また、棒状の長軸状熱伝導性部材102aは、中空管のものより熱伝導性が高く、板状スペーサ101a、101bおよび板状放熱部材103a、103bの面方向中央部付近において、電池と電池の間に配置される。
There are two types of long-axis heat conductive members: a rod-shaped long-axis heat
棒状の長軸状熱伝導性部材102aおよび中空管状の長軸状熱伝導性部材102bの形成材料としては、例えば、金属材料、樹脂材料、無機材料等があげられる。前記金属材料としては、例えば、アルミニウム、銅、銀、各種ステンレス(SUS)、鉄合金、銅合金等があげられる。前記樹脂材料としては、例えば、カーボンフィラーが充填された樹脂、金属フィラーが充填された樹脂、ポリフェニレンサルファイド(PPS)、ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)等があげられる。前記無機材料としては、例えば、炭素材料;アルミナ、カオリンまたはそれらの組み合わせ等のセラミックス等があげられる。これらの中でも、コストと汎用性の観点から、アルミニウムが特に好ましい。
Examples of the material for forming the rod-shaped long-axis heat
図1および図2に示すように、板状スペーサ101aおよび101bは、相互にほぼ一定の距離を置いて配置され、この状態で、各単電池104が電池挿入孔101cおよび101dに挿入されて、保持されている。このように、各単電池104が電池挿入孔101cおよび101dに保持されることで、本実施形態の組電池モジュールでは、各単電池104は、前記両板状スペーサに固定される。各単電池104は、図1の上下方向の列毎に電極の向きが異なるように、電池挿入孔101cおよび101dに挿入されて配置されている。図1には示さないが、各単電池104の電極には前記電極間配線具が、例えば、抵抗溶接により接続されて、隣り合う二つの単電池104の電極間が前記電極間配線具によって電気的に接続されている。本実施形態の組電池モジュールでは、各単電池104同士は、シリーズ接続(直列接続)されている。なお、前記各単電池が、前記上下方向の列において、例えば、隣接する単電池同士の電極の向きが異なるように挿入されて配置されている場合には、前記各単電池同士を、パラレル接続(並列接続)することもできる。また、板状スペーサ101aおよび101bにおいて、中央部付近の長軸状熱伝導性部材挿入孔101eおよび101fには、棒状の長軸状熱伝導性部材102aが挿入されて、保持されている。4つの角部付近の長軸状熱伝導性部材挿入孔101gおよび101hには、中空管状の長軸状熱伝導性部材102bが挿入されて、保持されている。このため、前記両長軸状伝導性部材は、前記両板状スペーサに固定されている。この状態で、単電池104の両電極側に、熱伝導シート105aおよび105bが内側に位置するように、熱伝導シート105a、105bおよび板状放熱部材103a、103bが、それぞれ配置されている。この場合、各単電池104の両電極は、熱伝導シート105aおよび105bに接触しており、棒状の長軸状熱伝導性部材102aの両端は、熱伝導シート105aおよび105bの長軸状熱伝導性部材挿入孔105eおよび105fを通して板状放熱部材103aおよび103bに直接接触しており、中空管状の長軸状熱伝導性部材102bの両端は、熱伝導シート105aおよび105bの長軸状熱伝導性部材挿入孔105cおよび105d、板状放熱部材103aおよび103bの長軸状熱伝導性部材挿入孔103cおよび103dを通して板状放熱部材103aおよび103bに直接接触している。そして、中空管状の長軸状熱伝導性部材102bの一端からボルト106が挿入され、他端でナット107と螺合することにより、図2において矢印で示す方向に、2つの板状放熱部材103aおよび103bを締め上げて、単電池104の両電極側から2つの板状放熱部材103aおよび103bによって、各単電池104を挟んで保持している。本実施形態の組電池モジュールでは、前記放熱部材が平板状であるため、板状放熱部材103aおよび103bにおける単電池104の電極側の面が平滑であり、例えば、単電池104を整列して配置できる。また、この場合、単電池104の両電極は、熱伝導シート105aおよび105bに密着し、かつ熱伝導シート105aおよび105bは板状放熱部材103aおよび103bに密着するため、組電池モジュール内部と外部とが、単電池104、熱伝導シート105a、105bおよび板状放熱部材103a、103bを介して高効率で熱伝導可能である。また、棒状の長軸状熱伝導性部材102aおよび中空管状の長軸状熱伝導性部材102bは、その両端が直接板状放熱部材103aおよび103bに接触しているため、組電池モジュール内部と外部とが、前記二種類の長軸状熱伝導性部材102aおよび102b、板状放熱部材103aおよび103bを介して高効率で熱伝導可能である。
As shown in FIGS. 1 and 2, the plate-
本実施形態の組電池モジュールでは、前述のとおり、スペーサ101aおよび101bが平板であり、かつ複数の電池挿入孔101cおよび101dが相互にほぼ一定の距離をおいて形成されていることにより、これらに挿入された各単電池104同士の間に空隙が形成される。このため、本実施形態の組電池モジュール内では、空気が自由に流れることが可能であり、内部温度を均一化が可能である。この結果、例えば、本実施形態の組電池モジュールの中央部分の単電池104の電池容量の低下(性能劣化)または寿命低下等の品質劣化(例えば、繰り返し充電による電池容量低下の促進等)を防止可能であり、組電池モジュールとしての製品安定性および信頼性を向上可能である。
In the assembled battery module of this embodiment, as described above, the
本実施形態の組電池モジュールでは、ボルト106とナット107とで締め上げることにより、例えば、耐振性を向上可能であり、各単電池104の電極(正極または負極)に電気的に接続された部分を、例えば、振動から保護可能である。この結果、例えば、各単電池104間の電気的接続の不具合を低減でき、組電池モジュールとしての製品安定性および信頼性を向上可能である。また、本実施形態の組電池モジュールでは、各単電池104は、前記両電池挿入孔に挿入されて、保持されることで、前記両板状スペーサに固定されている。この結果、例えば、各単電池104を振動からより保護可能である。また、本実施形態の組電池モジュールでは、各単電池104の両電極および前記電極に電気的に接続された部分が、熱伝導シート105aおよび105bに密着していることで、例えば、さらに耐振性に優れる。また、ボルト106とナット107とで締め上げても、長軸状熱伝導性部材102aおよび102bにより、各単電池104の両電極および前記電極に電気的に接続された部分に過剰な押圧がかからないため、例えば、ショートを回避できる。
In the assembled battery module of the present embodiment, for example, vibration resistance can be improved by tightening with the
なお、本発明の組電池モジュール全体および各構成部材のサイズは、例えば、用いられる電池の大きさまたは形状(例えば、筒形等)、容量、電圧、数量または組電池モジュールの用途によって適宜決定される。 The entire assembled battery module and the size of each constituent member of the present invention are appropriately determined depending on, for example, the size or shape of the battery used (for example, a cylindrical shape), capacity, voltage, quantity, or use of the assembled battery module. The
本発明の組電池モジュールの製造方法において、前記板状スペーサへの前記電池および前記長軸状熱伝導性部材の挿入は、人手によって行ってもよいが、例えば、自動化(ロボット化)して行うことで、効率的に組電池モジュールを製造可能である。 In the manufacturing method of the assembled battery module of the present invention, the battery and the long-axis heat conductive member may be inserted into the plate-like spacers manually, for example, by automation (robotization). Thus, the assembled battery module can be efficiently manufactured.
本実施形態の組電池モジュールでは、前記電池挿入孔が相互にほぼ一定の距離をおいて形成されているが、本発明は、これには限定されない。前記電池挿入孔は、前記各単電池同士の間に空隙を形成できるように、相互に間隔をおいて形成されていればよい。 In the assembled battery module of this embodiment, the battery insertion holes are formed at a substantially constant distance from each other, but the present invention is not limited to this. The battery insertion holes only need to be formed at intervals from each other so that a gap can be formed between the unit cells.
本実施形態の組電池モジュールでは、前記板状スペーサは二つであるが、本発明は、これには限定されず、前記板状スペーサは、例えば、一つであってもよいし、三つ以上であってもよい。 In the assembled battery module of the present embodiment, the number of the plate-like spacers is two, but the present invention is not limited to this, and the number of the plate-like spacers may be one or three, for example. It may be the above.
本実施形態の組電池モジュールにおいて、前記電池挿入孔の配置は、図1に限定されず、例えば、図3の分解斜視図に示すような直線状に配置して形成されていてもよい。図3に示すように、この組電池モジュールにおける電池挿入孔101cおよび101dは、それぞれ、板状スペーサ101aおよび101bの短手方向に直線状に5箇所形成され、同長手方向に直線状に6箇所形成されている(計30箇所)。このように、前記板状スペーサに形成される電池挿入孔の配列および数は、例えば、要求される組電池モジュールの性能に応じて適宜設定可能である。また、前記電池間配線具と前記各単電池との電気的接続には、抵抗溶接の他に、例えば、レーザー溶接、アーク溶接、はんだ付けまたは導電性接着剤による接着等があげられる。
In the assembled battery module of the present embodiment, the arrangement of the battery insertion holes is not limited to that shown in FIG. 1, and may be formed in a straight line as shown in the exploded perspective view of FIG. 3, for example. As shown in FIG. 3, the battery insertion holes 101c and 101d in this assembled battery module are formed in five straight lines in the short direction of the
図1に示す本実施形態の組電池モジュールにおいて、前記棒状の長軸状熱伝導性部材は、長軸の円柱形であるが、本発明は、これには限定されず、例えば、円柱形の他に、三角柱、四角柱、五角柱、六角柱等の角柱形(多角柱)等があげられる。なお、放熱性の観点から、前記棒状の長軸状熱伝導性部材および前記中空管状の長軸状熱伝導性部材は、熱伝導性を有することが好ましいが、前記熱伝導性は必ずしも必要ではない。 In the assembled battery module of the present embodiment shown in FIG. 1, the rod-shaped long-axis heat conductive member has a long-axis columnar shape, but the present invention is not limited to this, for example, a columnar shape In addition, a prismatic shape (polygonal prism) such as a triangular prism, a quadrangular prism, a pentagonal prism, and a hexagonal prism can be used. From the viewpoint of heat dissipation, the rod-shaped long-axis heat conductive member and the hollow tubular long-axis heat conductive member preferably have heat conductivity, but the heat conductivity is not always necessary. Absent.
本実施形態の組電池モジュールにおいて、前記棒状の長軸状熱伝導性部材の両方の端部が、前記二つの板状放熱部材に直接接触しているが、本発明は、これには限定されない。例えば、本実施形態の組電池モジュールのように、前記単電池の電極と前記板状放熱部材との間に、前記熱伝導シートが配置されていることにより、前記板状放熱部材と前記単電池の電極との間の電気絶縁性が保持されていればよい。また、前記棒状の長軸状熱伝導性部材の端部は、例えば、前記熱伝導シートを介して前記板状放熱部材に接触している状態であってもよい。ただし、熱伝導性の観点から、本実施形態の組電池モジュールのように、前記板状放熱部材に直接接触しているのが好ましい。 In the assembled battery module of the present embodiment, both ends of the rod-shaped long-axis heat conductive member are in direct contact with the two plate-like heat radiating members, but the present invention is not limited to this. . For example, like the assembled battery module of this embodiment, the heat conductive sheet is disposed between the electrode of the unit cell and the plate-shaped heat radiation member, so that the plate-shaped heat radiation member and the unit cell are arranged. It is only necessary to maintain electrical insulation between the electrodes. Moreover, the state which is contacting the said plate-shaped heat radiating member via the said heat conductive sheet may be sufficient as the edge part of the said rod-shaped long-axis-shaped heat conductive member, for example. However, from the viewpoint of thermal conductivity, it is preferable that the plate-like heat radiating member is in direct contact with the assembled battery module of the present embodiment.
本実施形態の組電池モジュールにおいて、前記二つの板状放熱部材の前記単電池側の面には、前記熱伝導シートが配置されているが、本発明は、これには限定されない。前記熱伝導シートは、例えば、前記二つの板状放熱部材のいずれか一方に配置されていてもよいし、前記二つの板状放熱部材のいずれにも配置されていなくてもよい。また、本実施形態の組電池モジュールにおいて、前記放熱部材は平板状であるが、本発明は、これには限定されない。前記放熱部材における、前記単電池の電極側の面は、本実施形態の組電池モジュールのように、平滑(平板)であることが、電池の整列配置の観点から好ましい。一方、その反対側の面は、例えば、ヒダ状であってもよいし、フィン等の外部突起が形成されていてもよいし、湾曲面であってもよい。前記放熱部材の前記反対側の面がこれらの形状であれば、外表面の面積を拡張できて、例えば、組電池モジュール内部の熱をより効率良く放出可能である。 In the assembled battery module of the present embodiment, the heat conductive sheet is disposed on the surface of the unit cell side of the two plate-like heat radiating members, but the present invention is not limited to this. For example, the heat conductive sheet may be disposed on either one of the two plate-like heat radiating members, or may not be disposed on any of the two plate-like heat radiating members. Moreover, in the assembled battery module of this embodiment, although the said heat radiating member is flat form, this invention is not limited to this. The surface on the electrode side of the unit cell in the heat radiating member is preferably smooth (a flat plate) as in the assembled battery module of the present embodiment, from the viewpoint of battery arrangement. On the other hand, the surface on the opposite side may be, for example, a pleat shape, an external projection such as a fin may be formed, or a curved surface. If the opposite surface of the heat dissipating member has these shapes, the area of the outer surface can be expanded, and for example, heat inside the assembled battery module can be released more efficiently.
本実施形態の組電池モジュールは、例えば、さらに、電圧監視端子;サーミスタ、熱電対等の温度監視用センサー等を含んでもよい。前記電圧監視端子は、例えば、前記電極間配線具に接続される。前記電圧監視端子により、電圧監視計測器、電圧データ処理装置(図示せず)に接続できる。電圧の監視は、例えば、組電池モジュールを構成する各単電池の、充電時の過充電や放電時の過放電を防止し、各単電池の電圧を同じレベルに保つために有効である。電圧を監視することで、組電池モジュールを構成する、前記単電池の特性を平均化して、一部の電池に多大の負荷がかからないようにできる。このため、例えば、組電池モジュールの安定化、安全化が可能であるとともに、各単電池における寿命の低下を抑制できる。前記電圧監視端子は、例えば、前記電極間配線具から分岐した端子であってもよい。また、例えば、前記電極間配線具が前記電圧監視端子を兼ねてもよい。 The assembled battery module of the present embodiment may further include, for example, a voltage monitoring terminal; a temperature monitoring sensor such as a thermistor and a thermocouple. The voltage monitoring terminal is connected to the inter-electrode wiring tool, for example. The voltage monitoring terminal can be connected to a voltage monitoring measuring instrument and a voltage data processing device (not shown). The voltage monitoring is effective for preventing, for example, overcharging at the time of charging and overdischarging at the time of discharging of each unit cell constituting the assembled battery module, and keeping the voltage of each unit cell at the same level. By monitoring the voltage, the characteristics of the unit cells constituting the assembled battery module can be averaged so that a large load is not applied to some of the batteries. For this reason, for example, the assembled battery module can be stabilized and made safe, and the lifetime of each unit cell can be prevented from decreasing. The voltage monitoring terminal may be, for example, a terminal branched from the interelectrode wiring tool. For example, the interelectrode wiring tool may also serve as the voltage monitoring terminal.
〔実施形態2〕
本実施形態の組電池モジュールは、前記長軸状熱伝導性部材として、全て中空管状のものを用いた例である。図4Aおよび図4Bに、本実施形態の組電池モジュールの構成を示す。図4Aは、本実施形態の組電池モジュールを示す分解斜視図である。図4B(a)は、本実施形態の組電池モジュールを一方の板状放熱部材側から見た平面図である。図4B(b)は、図4B(a)に示す組電池モジュールのIII−III方向に見た断面図である。図4Aおよび図4Bに示すように、本実施形態の組電池モジュール200では、中空管状の長軸状熱伝導性部材202aが、板状スペーサ101aおよび101bにおける中央部付近の長軸状熱伝導性部材挿入孔101eおよび101fに挿入され、かつ熱伝導シート105aおよび105bの長軸状熱伝導性部材挿入孔105eおよび105f、板状放熱部材103aおよび103bの長軸状熱伝導性部材挿入孔103eおよび103fを通して、板状放熱部材103aおよび103bに直接接触している。これら以外の構成は、前記実施形態1の組電池モジュールと同様である。[Embodiment 2]
The assembled battery module of the present embodiment is an example in which a hollow tubular member is used as the long axis heat conductive member. 4A and 4B show the configuration of the assembled battery module of the present embodiment. FIG. 4A is an exploded perspective view showing the assembled battery module of the present embodiment. FIG. 4B (a) is a plan view of the assembled battery module of the present embodiment as viewed from one plate-like heat radiating member side. 4B (b) is a cross-sectional view of the assembled battery module shown in FIG. 4B (a) when viewed in the III-III direction. As shown in FIGS. 4A and 4B, in the assembled
本実施形態の組電池モジュールでは、中空管状の長軸状熱伝導性部材202aの管内に、流体を通過させることができる。このため、例えば、それぞれの中空管状の長軸状熱伝導性部材202aの一端(図4B(b)における左側端部)から、前記管内に流体を流入させて、中空管状の長軸状熱伝導性部材202aの他端(図4B(b)における右側端部)から流出させることができる。これにより、例えば、組電池モジュール内部の熱を外部に放出可能である。前記流体としては、例えば、空気、水、オイル、LLC(冷却用冷媒:Long Life Coolant)等があげられる。
In the assembled battery module of this embodiment, a fluid can be passed through the tube of the hollow tubular long-axis heat
本実施形態の組電池モジュールにおいて、前記中空管状の長軸状熱伝導性部材は、例えば、図5に示すような一つのパイプで構成してもよい。図5に示す中空管状の長軸状熱伝導性部材は、連結された熱伝導部202a−1、202a−2、202a−3および202a−4を有する。このような形状であれば、例えば、流体208の流入箇所および流出箇所を、それぞれ一箇所ずつにでき、流出された流体の回収が容易である。また、例えば、循環型の流体供給が可能となる。
In the assembled battery module of the present embodiment, the hollow tubular long-axis heat conductive member may be constituted by, for example, a single pipe as shown in FIG. The hollow tubular long-axis heat conductive member shown in FIG. 5 has
本実施形態の組電池モジュールは、例えば、流体を供給する流体供給装置を備えていてもよい。図6の斜視図に、前記流体供給装置を備える組電池モジュールの一例の構成を示す。図示のように、この組電池モジュールは、板状放熱部材103a側に配置された流体供給装置210を備える。図6において、流体供給装置210は、二点鎖線で示す。流体供給装置210は、流体供給口210aから供給される流体208を、板状放熱部材103aの長軸状熱伝導性部材挿入孔103eから能動的に供給して流入させる。前記流体供給装置としては、例えば、ファン、ポンプ、対流式熱交換器等があげられる。
The assembled battery module of the present embodiment may include, for example, a fluid supply device that supplies fluid. The configuration of an example of an assembled battery module including the fluid supply device is shown in the perspective view of FIG. As shown in the figure, this assembled battery module includes a
〔実施形態3〕
本実施形態の組電池モジュールは、内部を加温可能な組電池モジュールの例である。図7に、本実施形態の組電池モジュールの構成を示す。図7(a)は、本実施形態の組電池モジュールの構成を示す斜視図である。図7(b)は、図7(a)に示す組電池モジュールのIV−IV方向に見た断面図である。図7に示すように、本実施形態の組電池モジュール300は、組電池モジュール本体100と、加温装置310とを備える。組電池モジュール本体100は、前記実施形態1の組電池モジュールである。加温装置310は、組電池モジュール本体100の板状放熱部材103aに接して配置されている。加温装置310としては、例えば、ヒートパン、温水加温器等があげられる。図7(a)において、加温装置310は、二点鎖線で示す。[Embodiment 3]
The assembled battery module of the present embodiment is an example of an assembled battery module capable of heating the inside. In FIG. 7, the structure of the assembled battery module of this embodiment is shown. Fig.7 (a) is a perspective view which shows the structure of the assembled battery module of this embodiment. FIG.7 (b) is sectional drawing seen in the IV-IV direction of the assembled battery module shown to Fig.7 (a). As shown in FIG. 7, the assembled
本実施形態の組電池モジュールでは、組電池モジュール内部と外部とが、板状放熱部材103a、熱伝導シート105aおよび棒状の長軸状熱伝導性部材102a等を介して熱伝導可能であるため、加温装置310からの熱が、組電池モジュール本体100内部に伝導されて、組電池モジュール本体100内部を温めることができる。このため、例えば、冬などの低温条件下でも組電池モジュールの能力を確保できる。
In the assembled battery module of the present embodiment, the inside and outside of the assembled battery module can conduct heat via the plate-like
本発明の組電池モジュールは、例えば、車載用予備電源、電池式充電機、車載用(急速)充電機、車載用太陽光発電用蓄電池等として使用できる。また、その用途としては、例えば、電気自動車・ハイブリッド型自動車、各種電装設備、電動自転車、電動バイク、産業機械、ロボット等への駆動電源のような、集電効率を高めた出力性能が要求される部分への電源があげられる。ただし、その用途は制限されず、広い分野に適用可能である。 The assembled battery module of the present invention can be used as, for example, an on-vehicle standby power supply, a battery-type charger, an on-vehicle (rapid) charger, an on-vehicle photovoltaic power storage battery, and the like. In addition, as its application, for example, output performance with improved current collection efficiency is required, such as a drive power source for electric vehicles / hybrid vehicles, various electrical equipment, electric bicycles, electric motorcycles, industrial machines, robots, etc. Power to the part to be raised. However, its use is not limited and can be applied to a wide range of fields.
100、200、300 組電池モジュール
101a、101b 板状スペーサ
101c、101d 電池挿入孔
101e、101f 板状スペーサに形成された棒状の長軸状熱伝導性部材102aの挿入孔(長軸状部材挿入孔)
101g、101h 板状スペーサに形成された中空管状の長軸状熱伝導性部材102bの挿入孔(長軸状部材挿入孔)
102a 棒状の長軸状熱伝導性部材(長軸状部材)
102b、202a 中空管状の長軸状熱伝導性部材(長軸状部材)
103a、103b 板状放熱部材(放熱部材)
103c、103d 板状放熱部材に形成された中空管状の長軸状熱伝導性部材102bの挿入孔
103e、103f 板状放熱部材に形成された中空管状の長軸状熱伝導性部材202aの挿入孔
104 円筒形単電池(電池)
105a、105b 熱伝導シート
105c、105d 熱伝導シートに形成された中空管状の長軸状熱伝導性部材102bの挿入孔
105e、105f 熱伝導シートに形成された棒状の長軸状熱伝導性部材102aの挿入孔
106 ボルト(連結部材)
107 ナット(連結部材)
202a−1、202a−2、202a−3、202a−4 熱伝導部
208 流体
210 流体供給装置
210a 流体供給口
310 加温装置100, 200, 300
101g, 101h Insertion hole (long axis member insertion hole) of hollow tubular long axis heat
102a Rod-like long axis heat conductive member (long axis member)
102b, 202a A hollow tubular long-axis heat conductive member (long-axis member)
103a, 103b Plate-like heat radiating member (heat radiating member)
103c,
105a, 105b Thermal
107 Nut (connection member)
202a-1, 202a-2, 202a-3, 202a-4
Claims (15)
板状スペーサ、二つの放熱部材、電極間配線具および複数の電池を含み、
前記スペーサは、前記電池を挿入して保持するための複数の電池挿入孔を含み、
前記電池挿入孔は、相互に間隔をおいて配置され、
前記電池挿入孔に前記電池が挿入されて保持され、
前記複数の電池の電極間が、前記電極間配線具により電気的に接続され、
前記二つの放熱部材の一方が、前記電池の一方の電極側に絶縁固定して取り付けられ、
前記二つの放熱部材の他方が、前記電池の他方の電極側に絶縁固定して取り付けられている、
ことを特徴とする組電池モジュール。An assembled battery module,
Including a plate-like spacer, two heat dissipating members, an inter-electrode wiring device and a plurality of batteries,
The spacer includes a plurality of battery insertion holes for inserting and holding the battery,
The battery insertion holes are spaced from each other,
The battery is inserted and held in the battery insertion hole,
The electrodes of the plurality of batteries are electrically connected by the interelectrode wiring tool,
One of the two heat dissipating members is fixedly insulated and attached to one electrode side of the battery,
The other of the two heat radiating members is fixedly insulated and attached to the other electrode side of the battery.
An assembled battery module.
前記スペーサは、前記長軸状部材を挿入して保持するための長軸状部材挿入孔を含み、
前記長軸状部材挿入孔に前記長軸状部材が挿入されて保持され、
前記長軸状部材の少なくとも一端が、前記二つの放熱部材の少なくとも一方に直接接触している、
ことを特徴とする請求の範囲1記載の組電池モジュール。In addition, a long shaft-shaped member is included,
The spacer includes a long-axis member insertion hole for inserting and holding the long-axis member,
The long shaft member is inserted and held in the long shaft member insertion hole,
At least one end of the long shaft-shaped member is in direct contact with at least one of the two heat dissipating members,
The assembled battery module according to claim 1.
前記電池の少なくとも一方の電極が、前記二つの放熱部材の少なくとも一方に、前記熱伝導シートを介して接触している、
ことを特徴とする請求の範囲1または2記載の組電池モジュール。Furthermore, including a heat conductive sheet having electrical insulation,
At least one electrode of the battery is in contact with at least one of the two heat dissipation members via the heat conductive sheet,
The assembled battery module according to claim 1 or 2, wherein
前記二つの放熱部材相互が、前記連結部材により締め上げられている、
ことを特徴とする請求の範囲1から3のいずれか一項に記載の組電池モジュール。Furthermore, including a connecting member,
The two heat radiating members are tightened by the connecting member,
The assembled battery module according to any one of claims 1 to 3, wherein
前記連結部材が、ボルトとナットであり、
前記中空管状の長軸状部材に前記ボルトが挿通され、かつ前記ナットに螺合されることにより、前記二つの放熱部材相互が締め上げられている、
ことを特徴とする請求の範囲4記載の組電池モジュール。The long shaft member is a hollow tube,
The connecting member is a bolt and a nut;
The two heat radiating members are tightened by inserting the bolt into the hollow tubular long-axis member and screwing the bolt into the nut.
The assembled battery module according to claim 4, wherein:
前記二つの電池挿入孔の間に配置された前記長軸状部材挿入孔に、前記長軸状部材が挿入されて保持されている、
ことを特徴とする請求の範囲2から5のいずれか一項に記載の組電池モジュール。In the plate spacer, the long member insertion hole is disposed between the two battery insertion holes,
The long shaft member is inserted and held in the long shaft member insertion hole disposed between the two battery insertion holes,
The assembled battery module according to any one of claims 2 to 5, wherein
ことを特徴とする請求の範囲2から6のいずれか一項に記載の組電池モジュール。The long shaft member is a hollow tube, and fluid can pass through the tube of the long shaft member.
The assembled battery module according to any one of claims 2 to 6, wherein
前記電池挿入孔の形状が、前記筒形電池の円周に沿った形状である、
ことを特徴とする請求の範囲1から7のいずれか一項に記載の組電池モジュール。The battery is a cylindrical battery;
The shape of the battery insertion hole is a shape along the circumference of the cylindrical battery,
The assembled battery module according to any one of claims 1 to 7, wherein
前記電圧監視端子が、前記電極間配線具に接続されている、
ことを特徴とする請求の範囲1から8のいずれか一項に記載の組電池モジュール。In addition, it includes a voltage monitoring terminal,
The voltage monitoring terminal is connected to the interelectrode wiring tool,
The assembled battery module according to any one of claims 1 to 8, wherein
ことを特徴とする請求の範囲2から9のいずれか一項に記載の組電池モジュール。The long shaft member has thermal conductivity;
The assembled battery module according to any one of claims 2 to 9, wherein
前記長軸状部材の端部が、前記長軸状部材挿入孔に挿入されている、
ことを特徴とする請求の範囲2から10のいずれか一項に記載の組電池モジュール。At least one of the two heat dissipating members includes a long shaft member insertion hole for inserting an end of the long shaft member,
The end of the long shaft member is inserted into the long shaft member insertion hole,
The assembled battery module according to any one of claims 2 to 10, wherein
前記長軸状部材の端部が、前記長軸状部材挿入孔を通して前記放熱部材に接触している、
ことを特徴とする請求の範囲3から11のいずれか一項に記載の組電池モジュール。The thermal conductive sheet includes a long-axis member insertion hole for inserting an end of the long-axis member,
The end of the long axis member is in contact with the heat dissipation member through the long axis member insertion hole,
The assembled battery module according to any one of claims 3 to 11, wherein the assembled battery module is characterized in that:
ことを特徴とする請求の範囲5から12のいずれか一項に記載の組電池モジュール。The hollow tubular long-axis member is an aluminum pipe,
The assembled battery module according to any one of claims 5 to 12, wherein
ことを特徴とする請求の範囲1から13のいずれか一項に記載の組電池モジュール。The battery is a secondary battery;
The assembled battery module according to any one of claims 1 to 13, wherein the assembled battery module is characterized in that:
ことを特徴とする請求の範囲1から14のいずれか一項に記載の組電池モジュール。The shortest distance from the peripheral edge of one battery insertion hole to the peripheral edge of another adjacent battery insertion hole in the plurality of battery insertion holes is in the range of 2 to 10 mm.
The assembled battery module according to any one of claims 1 to 14, wherein
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