WO2012073595A1 - 組電池 - Google Patents

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WO2012073595A1
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holding
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寛 戸野塚
則行 大川
由和 高松
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カルソニックカンセイ株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to an assembled battery.
  • JP2008-234936A discloses a method for cooling an assembled battery in which cooling air is caused to flow along a terminal protruding surface from which an electrode terminal protrudes from a battery stack.
  • the present invention was invented to solve such a problem, and aims to concentrate cooling air on a portion where heat is generated without using a duct as a separate part.
  • An assembled battery includes a single battery and a holder that holds the single battery.
  • the holder has a holding part that holds the unit cell so that the electrode of the unit cell protrudes from another holder that holds the unit cell, and an electrode that protrudes in the direction in which the electrode protrudes from the holding part and protrudes from the holding unit
  • a plurality of projecting portions facing each other so as to sandwich the cell, and the projecting portions are formed along a direction in which the unit cell is sandwiched, and a passage through which a fluid flows, communicates with the passage, and opens toward an electrode projecting from the holding portion. Opening.
  • the fluid concentratedly toward the electrode by communicating with the passage through which the fluid flows and opening toward the electrode protruding from the holding portion.
  • the fluid can be concentrated and flowed toward the electrode without using a duct or the like.
  • FIG. 1 is a perspective view of the assembled battery of this embodiment.
  • FIG. 2 is an exploded perspective view showing a part of the assembled battery of the present embodiment.
  • FIG. 1 is a perspective view of the assembled battery of this embodiment.
  • FIG. 2 is an exploded perspective view of a part of the assembled battery of this embodiment.
  • the assembled battery 1 is formed by stacking a plurality of unit cells 2 and holders 3.
  • the direction perpendicular to the stacking direction is described as the x direction.
  • the unit cell 2 includes a main body portion 4 that performs charging and discharging, and two electrodes 5 that are connected to the positive electrode side or the negative electrode side of the main body portion 4.
  • the main body 4 performs charge / discharge.
  • the two electrodes 5 protrude from the main body 4 in the x direction, but each electrode 5 protrudes from the main body 4 in the opposite direction.
  • the electrode 5 of the unit cell 2 is connected to the electrode 5 of the adjacent unit cell 2 by a bus bar (not shown).
  • One cell 2 is sandwiched in the stacking direction by two holders 3. That is, the stacking direction coincides with the direction in which one single battery 2 is sandwiched between the two holders 3.
  • the holder 3 includes a holding unit 6 that holds the unit cell 2 and four distribution units 7 through which fluid flows.
  • the holding part 6 has a rectangular shape when viewed from the stacking direction.
  • a recess 8 is formed in the stacking direction from a contact surface that contacts the adjacent holder 3.
  • the recess 8 is formed with a hole 9 penetrating in the stacking direction.
  • the recess 8 is formed on the surface that holds the unit cell 2. That is, except for the holders 3 positioned at both ends in the stacking direction of the assembled battery 1, the holders 3 are provided with holding parts 6 (recesses 8) on both sides.
  • the recess 8 is formed in accordance with the shape of the unit cell 2. By holding the unit cell 2 in the recess 8, the holding unit 6 holds the unit cell 2.
  • the recess 8 is formed so that the tip side of the electrode 5 of the unit cell 2 protrudes from the holding unit 6 in the x direction. That is, when the unit cell 2 is sandwiched between the two holders 3, the tip end side of the electrode 5 of the unit cell 2 projects in the x direction from between the holding portions 6 of the two holders 3 that sandwich the unit cell 2.
  • the distribution part 7 protrudes from the four corners of the holding part 6 in the x direction, which is the same direction as the direction in which the tip side of the electrode 5 of the unit cell 2 protrudes from the holding part 6.
  • Two flow portions 7 protrude in the same direction as the x direction in which the electrodes 5 protrude with respect to one electrode 5 whose front end protrudes from the holding portion 6.
  • the two flow parts 7 protruding in the same x direction are formed so as to face each other with the electrode 5 protruding from the holding part 6 interposed therebetween.
  • a through hole 10 penetrating in the stacking direction and an opening part 11 communicating with the through hole 10 are formed.
  • the distribution unit 7 comes into contact with the distribution unit 7 of the adjacent holder 3 by the contact surface when stacked as the assembled battery 1.
  • the through-hole 10 communicates with the through-hole 10 of the circulation part 7 of the adjacent holder 3 to form one fluid passage 12 as a whole. Note that the end of the fluid passage 12 is closed in the flow section 7 located at one end in the stacking direction.
  • the opening 11 opens toward the contact surface that contacts the flow part 7 of the adjacent holder 3 and the electrode 5 protruding from the holding part 6, and is adjacent when the holder 3 is stacked as the assembled battery 1.
  • One circulation hole 13 is formed by joining with the opening 11 of the circulation part 7 of the holder 3 in the stacking direction.
  • the openings 11 are formed on both sides except for the holders 3 positioned at both ends of the assembled battery 1 in the stacking direction.
  • a separation wall 14 that separates the openings 11 is formed between the openings 11 that are adjacent to each other in the single flow portion 7. The separation wall 14 can prevent the fluid from flowing from the circulation hole 13 to the adjacent electrodes 5.
  • a fluid for cooling the assembled battery 1, particularly the electrode 5, for example, air is caused to flow through the two fluid passages 12 of the circulation unit 7 using a pump, thereby cooling the assembled battery 1.
  • a part of the fluid flow is indicated by arrows.
  • a fluid is caused to flow into one fluid passage 12 of the fluid passages 12 facing each other with the electrode 5 interposed therebetween.
  • the fluid that has flowed into the fluid passage 12 flows in a concentrated manner toward the electrode 5 from the flow hole 13 formed by the opening 11 of the flow portion 7 of the adjacent holder 3, and cools the electrode 5.
  • the unit cell 2 is held by the adjacent holder 3 (holding portion 6), and the flow hole 13 is formed by the adjacent holder 3 (flow portion 7). Therefore, when viewed from the direction in which the opening 11 faces across the electrode 5 protruding from the holding portion 6, the electrode 5 protruding from the holding portion 6 and the flow hole 13 overlap, and the flow hole 13 extends to the electrode 5. Most of the fluid flowing toward the electrode 5 collides with the electrode 5, and the fluid flows along both surfaces of the electrode 5 to cool the electrode 5. Therefore, the cooling efficiency of the electrode 5 becomes high.
  • the gas flowing from the flow hole 13 of one fluid passage 12 toward the electrode 5 passes through the flow hole 13 communicating with one fluid passage 12 and the other fluid passage 12 facing each other across the electrode 5.
  • the fluid passage 12 flows through the fluid passage 12 and is discharged to the outside of the assembled battery 1 through the fluid passage 12. Note that the fluid in the other fluid passage 12 may be sucked by a pump or the like, and the gas flowing toward the electrode 5 may be circulated in the other fluid passage 12.
  • a part of the electrode 5 is protruded in the x direction from the holding part 6 that sandwiches the unit cell 2, and a circulation part 7 is provided so as to sandwich the protruding electrode 5, and communicates with the through hole 10 formed in the circulation part 7.
  • the opening 11 is opened toward the protruding electrode 5. Accordingly, the fluid flowing through the through hole 10 (fluid passage 12) can be concentrated and flowed from the opening 11 toward the electrode 5. Therefore, for example, the electrode 5 can be efficiently cooled without using a duct or the like.
  • the opening portion 11 and the recessed portion 8 of the holding portion 6 are formed so that the opening portion 11 and the electrode 5 overlap each other.
  • the fluid can be concentrated and flow toward the electrode 5, and the electrode 5 can be efficiently cooled.
  • the electrode 5 of the cell 2 protruded from the main-body part 4 in the reverse direction, you may protrude in the same direction.
  • the size of the circulation hole 13 may be increased as it becomes downstream in the fluid flow direction. Thereby, the stacked unit cells 2 can be cooled uniformly.

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Abstract

　単電池と、単電池を挟持するホルダーとを備える組電池であって、ホルダーは、単電池を挟持する他のホルダーとの間から単電池の電極が突出するように単電池を保持する保持部と、保持部から電極が突出する方向に突出し、保持部から突出する電極を挟むように向かい合う複数の突出部とを備え、突出部は、単電池を挟持する方向に沿って形成され、流体が流れる通路と、通路と連通し、保持部から突出する電極に向けて開口する開口部とを備える。

Description

組電池
　本発明は組電池に関するものである。
　従来、組電池を冷却するものとして、電池スタックから電極端子が突出する端子突出面に沿って冷却風を流すものがＪＰ２００８－２３４９３６Ａに開示されている。
　しかし、上記の発明では、発熱の大きい部位に集中して冷却風を流すには別部品のダクトを配置しなければならない、といった問題点がある。
　本発明はこのような問題点を解決するために発明されたもので、別部品となるダクトを用いずに冷却風を発熱の大きい部位に集中して流すことを目的とする。
　本発明のある態様に係る組電池は、単電池と、単電池を挟持するホルダーとを備える。ホルダーは、単電池を挟持する他のホルダーとの間から単電池の電極が突出するように単電池を保持する保持部と、保持部から電極が突出する方向に突出し、保持部から突出する電極を挟むように向かい合う複数の突出部とを備え、突出部は、単電池を挟持する方向に沿って形成され、流体が流れる通路と、通路と連通し、保持部から突出する電極に向けて開口する開口部とを備える。
　本発明の態様によると、流体が流れる通路と連通し、保持部から突出する電極に向けて開口する開口部を備えることで、電極に向けて流体を集中して流すことができ、他部品となるダクトなどを用いずに電極に向けて流体を集中して流すことができる。
　本発明の実施形態、本発明の利点については、添付された図面を参照しながら以下に詳細に説明する。
図１は本実施形態の組電池の斜視図である。 図２は本実施形態の組電池の一部を示す分解斜視図である。
　本発明の実施形態の組電池について図１、図２を用いて説明する。図１は本実施形態の組電池の斜視図である。図２は本実施形態の組電池の一部の分解斜視図である。
　組電池１は、単電池２とホルダー３とを複数積層して構成される。なお、ここでは図１において積層方向に垂直な方向をｘ方向として説明する。
　単電池２は、充放電を行う本体部４と、本体部４の正極側または負極側に接続する２つの電極５とを備える。２つの電極５が外部負荷、外部電源と接続することで、本体部４は充放電を行う。
　２つの電極５は本体部４からｘ方向に突出するが、各電極５は本体部４から逆方向に向けて突出する。
　なお、単電池２の電極５は図示しないバスバーによって隣接する単電池２の電極５などと接続している。
　１つの単電池２は２つのホルダー３によって積層方向に挟持される。つまり、積層方向と２つのホルダー３によって１つの単電池２を挟持する方向とは一致する。
　ホルダー３は、単電池２を保持する保持部６と、流体が流通する４つの流通部７とを備える。
　保持部６は、積層方向から見た場合に矩形状である。保持部６は、組電池１として積層された場合に隣接するホルダー３と当接する当接面から積層方向に向けて凹部８が形成されている。凹部８には積層方向に貫通する孔９が形成されている。凹部８は、単電池２を保持する面に形成されている。つまり、組電池１の積層方向の両端に位置するホルダー３を除いて、ホルダー３は両面に保持部６（凹部８）を備えている。
　凹部８は、単電池２の形状に合わせて形成される。凹部８に単電池２が配置されることで、保持部６は単電池２を保持する。単電池２が凹部８に配置された場合に、単電池２の電極５の先端側が保持部６からｘ方向に突出するように、凹部８は形成される。つまり、２つのホルダー３によって単電池２を挟持した場合に、単電池２の電極５の先端側は単電池２を挟持する２つのホルダー３の保持部６の間からｘ方向に突出する。
　流通部７は、保持部６の四隅から、単電池２の電極５の先端側が保持部６から突出する方向と同一方向であるｘ方向に突出する。先端側が保持部６から突出する１つの電極５に対して２つの流通部７が、電極５が突出するｘ方向と同一方向に突出する。同一のｘ方向に突出する２つの流通部７は、保持部６から突出する電極５を挟んで向かい合うように形成される。
　流通部７には、積層方向に貫通する貫通孔１０と、貫通孔１０と連通する開口部１１とが形成される。
　流通部７は、組電池１として積層された場合に隣接するホルダー３の流通部７と当接面によって当接する。貫通孔１０は、組電池１としてホルダー３が積層された場合に、隣接するホルダー３の流通部７の貫通孔１０と連通し、全体として１つの流体通路１２を形成する。なお、積層方向の一方の端部に位置する流通部７においては流体通路１２の端部は閉塞されている。
　開口部１１は、隣接するホルダー３の流通部７に当接する当接面および保持部６から突出する電極５に向けて開口しており、組電池１としてホルダー３が積層された場合に、隣接するホルダー３の流通部７の開口部１１と積層方向において合わさり、１つの流通孔１３を形成する。開口部１１は、組電池１の積層方向の両端に位置するホルダー３を除いて、開口部１１は両面に形成されている。１つの流通部７で隣り合う開口部１１の間には開口部１１を分離する分離壁１４が形成されている。分離壁１４によって流通孔１３から隣接する電極５の間に向けて流体が流れることを抑制することができる。
　次に本実施形態の作用について説明する。
　組電池１は充放電すると電極５の温度が高くなる。そこで、本実施形態では、流通部７の２つの流体通路１２に組電池１、特に電極５を冷却する流体、例えば空気をポンプを用いて流し、組電池１を冷却する。図１において流体の流れの一部を矢印で示す。
　本実施形態では、電極５を挟んで向かい合う流体通路１２の一方の流体通路１２に流体を流入させる。流体通路１２に流入した流体は、隣接するホルダー３の流通部７の開口部１１によって形成された流通孔１３から電極５に向けて集中して流れ、電極５を冷却する。
　本実施形態では、隣接するホルダー３（保持部６）によって単電池２を保持し、また隣接するホルダー３（流通部７）によって流通孔１３が形成されている。そのため、保持部６から突出する電極５を挟んで開口部１１が向かい合う方向から見た場合に、保持部６から突出する電極５と流通孔１３とは重なっており、流通孔１３から電極５に向けて流れる流体の大部分は電極５にぶつかり、また電極５の両面に沿って流体が流れ、電極５を冷却する。そのため、電極５の冷却効率が高くなる。
　一方の流体通路１２の流通孔１３から電極５に向けた流れた気体は、一方の流体通路１２と電極５を挟んで向かい合うもう一方の流体通路１２と連通する流通孔１３を介して、もう一方の流体通路１２に流通し、この流体通路１２を通って組電池１の外部へと排出される。なお、ポンプなどによってもう一方の流体通路１２内の流体を吸引して、電極５に向けて流れた気体をもう一方の流体通路１２内に流通するようにしても良い。
　本発明の実施形態の効果について説明する。
　単電池２を挟持する保持部６からｘ方向に電極５の一部を突出させて、突出した電極５を挟むように向かい合う流通部７を設け、流通部７に形成した貫通孔１０と連通する開口部１１を、突出した電極５に向けて開口させる。これによって、貫通孔１０（流体通路１２）を流れる流体を開口部１１から電極５に向けて集中して流すことができる。そのため、例えばダクトなどを用いずに電極５を効率良く冷却することができる。
　開口部１１が向かい合う方向からホルダー３を見た場合に、開口部１１と電極５とが重なるように開口部１１と保持部６の凹部８とを形成することで、開口部１１から電極５に向けて流体を集中して流すことができ、電極５を効率良く冷却することができる。
　単電池２を挟持する２つのホルダー３の開口部１１によって１つの流通孔１３を形成することで、電極５の両面に沿って流体を流すことができ、電極５を効率良く冷却することができる。
　なお、本実施形態では、単電池２の電極５を本体部４から逆方向に向けて突出させたが、同一方向に突出させても良い。
　また、流体が供給される流体通路１２の流通孔１３（開口部１１）においては、流体の流れ方向の下流側となるにつれて、流通孔１３の大きさを大きくしてもよい。これによって、積層された単電池２を均一に冷却することができる。
　本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、その技術的思想の範囲内でなしうるさまざまな変更、改良が含まれることは言うまでもない。
　本願は２０１０年１２月１日に日本国特許庁に出願された特願２０１０－２６８１５８に基づく優先権を主張し、この出願の全ての内容は参照により本明細書に組み込まれる。

Claims (3)

  1. 　単電池と、前記単電池を挟持するホルダーとを備える組電池であって、
    　前記ホルダーは、
    　前記単電池を挟持する他のホルダーとの間から前記単電池の電極が突出するように前記単電池を保持する保持部と、
    　前記保持部から前記電極が突出する方向に突出し、前記保持部から突出する電極を挟むように向かい合う複数の突出部とを備え、
    　前記突出部は、
    　前記単電池を挟持する方向に沿って形成され、流体が流れる通路と、
    　前記通路と連通し、前記保持部から突出する電極に向けて開口する開口部とを備える組電池。
  2. 　請求項１に記載の組電池であって、
    　前記複数の突出部の開口部が向かい合う方向から前記ホルダーを見た場合に、前記開口部は前記保持部から突出する前記電極と重なるように形成されている組電池。
  3. 　請求項１に記載の組電池であって、
    　前記開口部は、前記他のホルダーの開口部とによって１つの流通孔を形成する組電池。
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