WO2014010437A1 - 電源装置及びこの電源装置を備える車両 - Google Patents

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WO2014010437A1
WO2014010437A1 PCT/JP2013/067808 JP2013067808W WO2014010437A1 WO 2014010437 A1 WO2014010437 A1 WO 2014010437A1 JP 2013067808 W JP2013067808 W JP 2013067808W WO 2014010437 A1 WO2014010437 A1 WO 2014010437A1
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battery
power supply
wall
supply device
heat radiating
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PCT/JP2013/067808
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大隅 信幸
坂田 英樹
真明 廣岡
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三洋電機株式会社
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    • Y02E60/10Energy storage using batteries

Definitions

  • the present invention relates to a power supply device that houses and integrates a plurality of cylindrical batteries.
  • Hybrid cars, electric vehicles, and the like are provided with a high-voltage output power supply device for driving an electric motor, and the power supply device includes a plurality of battery cells.
  • the battery cells are connected in series to increase the output voltage of the power supply device, and the battery cells can be connected in parallel to increase the current capacity of the power supply device.
  • a secondary battery is used so that it can be repeatedly charged and discharged.
  • Patent Document 1 A power supply device using a cylindrical battery is known as this type of power supply device (Patent Document 1).
  • the power supply device of Patent Literature 1 includes a plurality of cylindrical batteries and a battery holder that holds the cylindrical batteries, and a cooling flow path through which cooling air for cooling the cylindrical batteries is blown in the battery holder. Is formed.
  • a lead battery is provided as an auxiliary battery, and electric components such as an air conditioner and a cell motor can be operated by supplying power from the auxiliary battery.
  • Patent Document 2 Since the auxiliary battery used in this type of application frequently starts the engine, the battery performance is relatively required. Therefore, an auxiliary battery composed of a secondary battery such as a nickel metal hydride battery has attracted attention as an in-vehicle electrical battery that can effectively use regenerative energy generated by regenerative braking for power storage.
  • Cylindrical batteries have high productivity, but in the case where a plurality of batteries are assembled to form an assembled battery, dead space is likely to occur and energy density tends to be lower than that of a prismatic battery.
  • the power supply device of Patent Document 1 can uniformly cool the cylindrical battery held by the battery holder, but it is necessary to form a cooling air passage that flows around the cylindrical battery, and the power supply device is increased in size and energy density. There is a problem that becomes low.
  • the main object of the present invention is to provide a power supply device having a cooling mechanism excellent in space saving in a power supply device using a cylindrical battery. Thereby, it is possible to uniformly cool the cylindrical battery while using a highly productive cylindrical battery, and it is possible to provide a power supply device excellent in space saving.
  • Another object of the present invention is to provide a power supply device having an optimal cooling structure in a power supply device arranged in an engine room.
  • a power supply device comprising: a plurality of cylindrical batteries; and a battery holder that houses the plurality of cylindrical batteries, wherein the battery holder includes a heat radiating wall along at least a part of a side surface of the plurality of cylindrical batteries; A holding wall for holding the plurality of cylindrical batteries through the heat radiating wall, and the heat radiating wall is in thermal contact with the plurality of cylindrical batteries and is thinner than the holding wall. Is done.
  • the heat radiating wall is preferably formed to have a uniform thickness.
  • thermoelectric sheet disposed between the heat radiating wall and the plurality of cylindrical batteries.
  • a surface of the heat radiating wall facing the plurality of cylindrical batteries is roughened.
  • the heat radiating wall has a surface exposed on the surface of the battery holder, and the surface exposed on the surface of the battery holder is roughened.
  • the battery holder has a heat radiating case provided with the heat radiating wall and a holding case provided with the holding wall.
  • the battery holder stores the plurality of cylindrical batteries in a state in which the shafts are arranged in a planar shape with the axis directed in the same direction
  • the battery holder stores the plurality of cylindrical batteries in a state in which the shaft is arranged in a planar shape with the axis directed in the same direction, and the heat dissipation case is on the surface exposed on the surface of the battery holder, It is preferable that a groove perpendicular to the axis of the plurality of cylindrical batteries is provided and the heat radiating wall is located in the groove.
  • the heat radiating case has a reinforcing wall provided adjacent to the heat radiating wall, and the reinforcing wall is formed thick with respect to the heat radiating wall.
  • a temperature sensor for detecting temperature is provided, and the holding wall has a temperature sensor holding portion for holding the temperature sensor on a surface facing the plurality of cylindrical batteries.
  • the heat radiating wall includes a fixing portion that holds the battery module with the holding wall, and a metal heat radiating plate that is fixed to the fixing portion and exposed on a surface of the battery holder,
  • the conductive sheet is preferably located between the heat radiating plate and the fixed portion and is in thermal contact with the heat radiating plate.
  • the heat conductive sheet is a graphite sheet excellent in anisotropy.
  • the lead battery includes a lead battery in which an electrolyte is enclosed in an outer case having a rectangular parallelepiped shape, and the lead battery is disposed with a wide surface of the outer case adjacent to a holding wall of the battery holder. preferable.
  • the battery holder has an outer shape formed in a rectangular parallelepiped shape, a facing surface facing the exterior case of the lead battery has the same area as a facing surface of the exterior case, and the outer shape is a rectangular parallelepiped shape.
  • the battery holder and the outer case are preferably connected.
  • the lead battery is provided with positive and negative output terminals on the same surface
  • the battery holder is preferably provided with a positive / negative sub-battery connection terminal on the same surface as the positive / negative output terminal of the lead battery, and the positive / negative output terminal and the positive / negative sub-battery connection terminal are connected in parallel. .
  • the power supply device can cool the cylindrical battery without providing an air passage in the battery holder, although the cylindrical battery is held by the battery holder.
  • the heat radiating wall is formed to have a uniform thickness, there is an effect that the cylindrical battery accommodated in the battery holder can be cooled more uniformly. Moreover, since the heat radiating wall is formed with a uniform thickness along the cylindrical battery, the surface area of the portion exposed on the surface of the battery holder can be increased, and the cooling efficiency can be improved.
  • the adhesion between the heat radiating wall and the cylindrical battery can be improved, and the cooling efficiency can be increased.
  • the heat receiving wall can receive heat efficiently and the cooling efficiency can be enhanced.
  • the heat radiation of the heat radiating wall can be efficiently performed, and the cooling efficiency can be increased.
  • the cylindrical battery can be effectively cooled.
  • the thickness of the heat radiating wall can be reduced while suppressing the physical strength of the heat radiating case from being lowered. While maintaining the strength of the holder, the cooling efficiency of the cylindrical battery can be increased.
  • the temperature sensor can be arranged inside the battery holder, and the effect of detecting the temperature at a place where the temperature is likely to rise can be obtained.
  • the cylindrical battery can be cooled via the metal heat dissipating plate, so that the cylindrical battery can be efficiently cooled.
  • the outer shape in the power supply device using the lead battery and the cylindrical battery, can be a rectangular parallelepiped shape, and the handling can be improved.
  • the fourteenth aspect it is possible to provide a power supply device in which a lead battery and a cylindrical battery are connected in parallel, and there are effects that the current load of the lead battery can be reduced.
  • the lead battery has a shorter life compared to the secondary battery, but the lead battery replacement time can be delayed by reducing the current load of the lead battery.
  • FIG. 1st embodiment of this invention It is a perspective view of the power supply device in 1st embodiment of this invention. It is a disassembled perspective view of the battery module. It is a perspective view of the sub battery. It is a perspective view of the holding case. It is a perspective view of the heat dissipation case. It is sectional drawing of the perpendicular direction of the battery holder. It is sectional drawing of the horizontal direction of the battery holder. It is a perspective view of a case same as the above. It is a perspective view of the lower case. It is sectional drawing of the sub battery. It is a perspective view of the power supply device in 2nd embodiment of this invention. FIG. It is a perspective view for demonstrating the structure of the holding block. It is a perspective view of the holding block. It is a perspective view of the state which stuck the graphite sheet to the holding block.
  • a first embodiment of the power supply device of the present invention will be described in detail below with reference to FIGS.
  • FIG. 1 is a perspective view of a power supply device constituting the power supply device according to the first embodiment of the present invention.
  • 3 to 10 are diagrams for explaining the configuration of the sub-battery, and ten cylindrical batteries are accommodated in the battery holder 40.
  • the cylindrical battery 10 in the embodiment of the present invention is a nickel metal hydride battery, but other secondary batteries such as a lithium ion battery can be used.
  • Each of the sub-battery B and the lead battery P is formed in a rectangular parallelepiped shape so that when the sub-battery B and the lead battery P are arranged adjacent to each other, there is no protruding portion.
  • each of the sub-battery B and the lead battery P has a facing surface, and the dimensions of the facing surfaces are substantially equal.
  • the sub-battery B composed of the secondary battery and the lead battery P are connected in parallel to configure the power supply device.
  • the power supply device may be composed of only the sub-battery B. .
  • a power generation element such as an electrolytic solution or a wound electrode is inserted into a cylindrical outer can 11 having an upper surface opened.
  • a sealing body 12 is disposed in the upper surface opening of the outer can 11, and the sealing body 12 and the outer can 11 are welded. With this configuration, the power generation element is sealed inside the outer can 11.
  • the sealing body 12 is a positive electrode terminal
  • the outer can 11 is a negative electrode terminal.
  • the power supply device includes a battery module 20 in which two cylindrical batteries 10 are arranged in parallel in the axial direction and connected in series.
  • the adjacent cylindrical batteries 10 are connected via a connection ring 21 and an insulating ring 22, and the two cylindrical batteries 10 are electrically connected to each other by welding the connection ring 21 and each cylindrical battery 10.
  • the battery module 20 is arranged in a planar shape inside the battery holder 40 with the axis directed in the same direction, and the positive terminal (cylindrical) of each battery module.
  • the sealing body 12 of the battery 10 and the negative terminal are electrically connected via the bus bar 30.
  • a battery module storage chamber 42 is formed inside the battery holder 40, and a plurality of battery modules 20 are stored in the battery module storage chamber 42.
  • the battery holder 40 in the first embodiment includes a storage case 41 that stores a plurality of battery modules 20, and an upper case 70 and a lower case 80 that are arranged above and below the storage case 41.
  • the storage case 41 further includes a holding case 50 and a heat radiating case 60, and the holding case 50 and the heat radiating case 60 can be fixed in a state where the battery module 20 is held in the holding case 50.
  • a holding wall 51 is formed in the holding case 50, and a heat radiating wall 61 is formed in the heat radiating case 60. With this configuration, the battery module 20 can be held between the holding wall 51 and the heat radiating wall 61 by fixing the holding case 50 and the heat radiating case 60.
  • the holding case 50 has a battery module placement portion 52 b in which the battery module 20 is placed on one surface of the holding wall 51.
  • a battery module holding portion 52c that holds a part of the side surface of the battery module 20 is formed in the battery module placement portion 52b.
  • the battery module holding part 52c is formed in an arcuate cross section along at least a part of the side surface of the cylindrical battery 10, and can hold the battery module 20 on the surface.
  • the heat radiation case 60 is fixed to the holding case 50, so that the battery module storage chamber 42 is formed at the position of the battery module placement portion 52b.
  • the thermistor holding part 52d is formed in the battery module arrangement part 52b, and the thermistor 53 is held by the thermistor holding part 52d as a temperature sensor. According to this configuration, as shown in FIG. 7, the thermistor 53 and the battery module 20 are in a thermally coupled state with the battery module holding unit 52 c holding the battery module 20, and the temperature of the battery module 20 can be detected. ing.
  • the thermistor holding part 52d is formed so as to detect the temperature of the battery module 20 located in the center among the battery modules 20 housed in the battery holder 40.
  • the battery module 20 located in the center tends to have a relatively high temperature because the battery modules 20 are arranged on both sides. Therefore, according to this configuration, the thermistor 53 can detect the temperature of the battery module 20 whose temperature is likely to rise.
  • the holding wall 51 has a flat surface 51a formed on the surface of the holding case 50 opposite to the battery module placement portion 52b.
  • the lead battery P is arranged to face the flat surface 51a, and the area of the flat surface 51a is substantially the same as the face of the lead battery P facing.
  • the holding wall 51 is formed to be relatively thick.
  • the holding wall 51 is formed thicker than the thickness of the exterior case of the lead battery P. With this configuration, heat generation from the battery module 20 to the lead battery P is suppressed.
  • the heat radiating case 60 is configured to be fixed to a holding case 50 that holds the battery module 20.
  • the heat radiating case 60 and the holding case 50 are formed with through holes 62 in which screws 63 can be inserted at the four corners and the center of the upper and lower ends, and are screwed into the through holes 62.
  • the heat radiating case 60 and the holding case 50 are fixed by 63.
  • the heat radiating case 60 is provided with a heat radiating wall 61 at a position facing the battery module 20, and a surface facing the battery module 20 is formed in an arcuate cross section along at least a part of the side surface of the cylindrical battery 10. Yes.
  • two grooves 64 are formed on the front side of the heat radiating case 60 (opposite the surface facing the battery module), and the heat radiating wall 61 of the heat radiating case 60 is exposed from the opening of the groove 64. Yes. Further, the groove 64 extends in a direction orthogonal to the axis of the battery module 20 and serves as a cooling flow path for cooling air flowing on the surface of the sub-battery B. The battery module 20 is cooled via the heat radiating wall 61 by the cooling air flowing through the grooves 64.
  • the groove 64 is preferably formed at a position corresponding to the central portion of the cylindrical battery 10 constituting the battery module 20.
  • the heat radiating wall 61 is formed to have a uniform thickness, and the surface exposed from the groove 64 is also formed to have an arcuate cross section.
  • channel 64 can be increased, and the cooling efficiency of the battery module 20 can be improved.
  • the surface exposed from the groove 64 can be roughened to increase the surface area. Further, the surface facing the battery module 20 can be similarly roughened.
  • the heat radiating wall 61 is formed relatively thin and is thinner than the thickness of the holding wall 51.
  • the battery module 20 is held between the heat radiating case 60 and the holding case 50, and the holding wall 51 is configured to be relatively thick so that the fixing of the battery module 20 is not affected even if the thickness of the heat radiating wall 61 is reduced. It is like that. That is, the heat radiating wall 61 can be formed thin by forming the holding wall 51 thick. Further, a heat traditional sheet 65 is disposed between the heat radiation wall 61 and the battery module 20 so as to improve the contact between the heat radiation wall 61 and the battery module 20.
  • channel 64 shown in FIG. 3 becomes a shape where both ends were closed, it can also be set as the shape which opens both ends, ie, the shape where the groove
  • the shape of the groove 64 in FIG. 3 can improve the strength of the heat radiating case, and in the configuration in which the groove extends to both ends of the heat radiating case, the cooling air can easily flow along the groove.
  • channel it can each select suitably according to the target structure.
  • the power supply device of this embodiment assumes that it is arrange
  • a thick reinforcing wall 66 is formed around a thin heat radiating wall 61.
  • it is effective to make the thickness of the heat radiating wall 61 as thin as possible.
  • a reinforcing wall 66 that is thicker than the heat radiating wall 61 is formed around the heat radiating wall 61, so that the cooling efficiency is improved while suppressing the strength reduction of the battery holder 40. It can be made to.
  • the thickness of the reinforcing wall 66 is preferably approximately the same as the thickness of the holding wall 51.
  • the reinforcing wall 66 is thicker than the heat radiating wall 61 and thinner than the holding wall 51.
  • the reinforcing wall 66 also has a surface facing the battery module 20, and the shape of the facing surface is a shape along at least a part of the side surface of the battery module 20.
  • bus bar storage chambers 43 are formed above and below the battery module storage chamber 42, and the bus bar storage chamber 43 positioned above is connected to the upper bus bar storage chamber 43A.
  • the lower bus bar storage chamber 43 is defined as a lower bus bar storage chamber 43B.
  • the battery module storage chamber 42 and each bus bar storage chamber 43 are communicated with each other through an opening 42 a so that the positive terminal and the negative terminal of the battery module exposed from the opening 42 a can be connected through the bus bar 30. It has become.
  • the opening 42a is not closed, so that hydrogen generated from the cylindrical battery 10 is guided to the upper bus bar storage chamber 43A. It has become.
  • the upper bus bar storage chamber 43A has an open top surface, and the upper case 70 disposed on the top surface of the storage case 41 closes the opening of the upper bus bar storage chamber 43A.
  • a hydrogen gas discharge hole 71 is formed in the upper case 70, and the hydrogen gas guided to the bus bar storage chamber 43 is discharged to the outside through the hydrogen gas discharge hole 71.
  • the lower bus bar storage chamber 43B is formed below the storage case 41, and the lower bus bar storage chamber 43B has an open bottom surface.
  • a lower case 80 is disposed on the lower surface of the storage case 41 so that the opening of the lower bus bar storage chamber 43B can be closed.
  • the lower case 80 has a drain hole 81 formed on a side surface thereof and communicates with the lower bus bar storage chamber 43B.
  • the lower case 80 has a recess 82 that serves as a water receiver, and the recess 82 and the drain hole 81 communicate with each other.
  • a recess 82 is disposed at a position corresponding to the opening of the lower bus bar storage chamber 43B.
  • Each of the terminals includes a positive side sub-battery connection terminal B1 and an output terminal B12 that are electrically connected to the positive terminal of the battery module 20, and a negative terminal of the battery module. It is a negative-side sub-battery connection terminal B2 that is electrically connected. These three terminals are provided on the holding wall 51 side of the upper case 70 and are configured to be easily connected to the lead battery P.
  • the positive side sub-battery connection terminal B1 and the negative side sub-battery connection terminal B2 are connected in parallel with the positive and negative output terminals of the lead battery, and the output terminal B12 of the sub battery B and the negative terminal of the lead battery are used as output terminals of the power supply device.
  • the terminal located at the end may be the output terminal, and the terminal located on the center side may be the positive side sub-battery connection terminal B1.
  • the positive side sub battery connection terminal B1 is directly connected to the positive terminal of the battery module 20, and the positive side output terminal B12 is connected to the positive side sub battery connection terminal B1 via a switching element. Yes.
  • the parallel connection of the lead battery P and the sub battery B can be disconnected by turning off the switching element.
  • Various controls can be performed by providing the switching element. For example, charging / discharging of the sub-battery B can be controlled according to the SOC of the lead battery P and the sub-battery B. If the lead battery P and the sub battery B are connected in parallel, a larger amount of current flows through the sub battery B than the lead battery P. Therefore, there is an effect that the current load applied to the lead battery P can be reduced. Is in a state of being charged to around 80%, the sub-battery B may be overcharged. In such a case, the regenerative energy can be effectively utilized by controlling the switching element to be disconnected and only the lead battery P is charged.
  • the power supply device shown in FIG. 1 includes a lead battery P having an overall shape of a rectangular parallelepiped and a sub battery B connected in parallel with the lead battery P.
  • the sub battery B is short of the lead battery P. It is arranged outside the end in the hand direction.
  • the lead battery P includes a positive electrode terminal P1 and a negative electrode terminal P2, and is connected in parallel via connection terminals B1 and B2 of the sub battery B and a connection bus bar CB, respectively.
  • the lead battery P and the sub-battery B are connected to the integrated structure via the connection bus bar CB, or are bound to the integrated structure by binding the periphery with a bind bar or the like (not shown).
  • connection structure can be variously configured, but the sub-battery B is preferably connected to the lead battery P in an integral structure that can be attached and detached. According to this configuration, when the lead battery P whose life is shorter than that of the sub battery B is deteriorated, the integrated structure is released and the lead battery P can be replaced, so that the sub battery B can be used effectively.
  • the power supply device can cool the cylindrical battery through the heat radiating wall 61 exposed to the outside while the battery holder 40 is configured to hold the battery module.
  • the cylindrical battery can be uniformly cooled without forming a flow path through which cooling air flows inside the battery holder 40, and a power supply device excellent in space saving can be provided.
  • the heat radiating wall 61 is formed thinner than the holding wall 51, the heat generated by the battery module 20 is easily transferred to the heat radiating wall 61 side and is not easily transferred to the holding wall 51 side.
  • the lead battery P is disposed on the holding wall 51 side of the sub-battery B configured as described above. According to this configuration, since the heat generated by the battery module 20 can be suppressed from being transmitted to the lead battery P, the lead battery The temperature rise of P can be suppressed.
  • the heat radiating case 60 is configured by integrally forming a heat radiating wall 61 for cooling the battery module 20 and a reinforcing wall 66 for increasing the strength of the heat radiating case 60, thereby reducing the thickness of the heat radiating wall 61. Be able to.
  • the heat radiating wall 61 is provided at a position corresponding to the central portion of the cylindrical battery 10, so that the cylindrical battery 10 can be efficiently cooled.
  • the power supply device of the second embodiment has a battery module 120 in which five cylindrical batteries 10 are arranged in parallel in the axial direction and connected in series.
  • the adjacent cylindrical batteries 10 are connected via a connection ring 21 and an insulating ring 22, and the two cylindrical batteries 10 are electrically connected to each other by welding the connection ring 21 and each cylindrical battery 10. Connected.
  • a battery module storage chamber 42 formed to be capable of storing a plurality of battery modules 120 is stored in the battery holder 140.
  • the battery holder 140 holds four battery modules 120 arranged in two rows and two rows.
  • the battery holder 140 has two holding walls 51 and a heat radiating wall 61, and the battery module 120 is held between the holding wall 51 and the heat radiating wall 61.
  • the heat radiating wall 61 includes a holding block 162 for attaching the battery module 120 and a metal heat radiating plate 167 exposed on the surface of the battery holder 140.
  • the holding block 162 has a surface facing the battery module 120 formed in an arcuate cross section along at least a part of the side surface of the cylindrical battery 10.
  • One graphite sheet 165 is disposed as a heat conductive sheet between the battery module 120 and the holding block 162 and between the heat dissipation plate 167 and the holding block 162.
  • the graphite sheet 165 is excellent in anisotropy, and has excellent thermal conductivity not only in the thickness direction of the sheet but also in the width direction.
  • the graphite sheet 165 is affixed to the heat radiating wall 61 formed along the side surface of the battery module 20, and is in thermal contact with the cylindrical battery 10 to transfer heat generated by the cylindrical battery 10 to the heat radiating plate. It is supposed to be.
  • the graphite sheet 165 has a fixing hole at a position facing the screw hole 162a provided on the side surface of the holding block 162, and can be positioned through the screw hole 162a.
  • the heat radiating plate 167 is provided with a screw-fastening hole in the central portion, and is fixed to the holding block 162 via a screw 167 b inserted through the screw-fastening hole.
  • the heat dissipating plate 167 is disposed in the holding block 162 with the graphite sheet 165 attached to correspond to the screw hole 162a of the holding block, and the screw 167b inserted into the screw fixing hole of the heat dissipating plate.
  • the heat radiating plate 167 is fixed to the holding block 162 via the.
  • the graphite sheet 165 is attached by the heat radiating plate 167 and the holding block 162, and the heat radiating plate 167 and the holding block 162 are in thermal contact with each other.
  • the heat generated by the battery module 20 is transferred to the heat dissipation plate 167 via the graphite sheet 165 and is cooled by the heat dissipation plate.
  • the heat radiating plate 167 is provided with heat radiating fins 167a in order to increase the cooling efficiency.
  • the power supply device in the second embodiment can cool the battery module 120 via the metal heat radiating plate 167.
  • the battery module 120 can be efficiently cooled.
  • the heat radiating plate 167 and the battery module 120 are configured to be in thermal contact with each other via the graphite sheet 165, the heat radiating plate 167 can be disposed at an arbitrary position.
  • the heat radiating plate 167 can be disposed at an arbitrary position, the wind hits.
  • the heat radiation plate 167 can be disposed at an easy position.
  • the above power supply devices can be used as in-vehicle power supplies.
  • a vehicle equipped with a power supply device an electric vehicle such as a hybrid vehicle or a plug-in hybrid vehicle that runs with both an engine and a motor, or an electric vehicle that runs only with a motor can be used, and is used as a power source for these vehicles.
  • a power supply device for driving a cell motor, an air conditioner, etc. can be suitably used as a power supply device disposed in the engine room.
  • the power supply device according to the present invention can be widely used as an in-vehicle power supply device.

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Abstract

【課題】円筒形電池を用いた電源装置において、省スペース性に優れた冷却機構を備えた電源装置を提供する。 【解決手段】複数の円筒形電池10と、複数の円筒形電池10を収納する電池ホルダ40とを備え、電池ホルダ40は、複数の円筒形電池10の一部の側面に沿う放熱壁61と、放熱壁61を介して、複数の円筒形電池10を挾持する保持壁51とを有し、放熱壁61は、複数の円筒形電池10と熱的に接触すると共に、保持壁51よりも薄肉に形成される。さらに好ましくは、電池ホルダ40は、放熱壁61が設けられる放熱ケース60と、保持壁51が設けられる保持ケース50とを有すると共に、電池ホルダ40は、複数の円筒形電池10を、軸を同一方向へ向けて平面状に配置した状態で収納し、放熱ケース60は、電池ホルダ40の表面に露出する側の面に、複数の円筒形電池10の軸に対して直交する溝64を有し、この溝64内に放熱壁61が位置する。

Description

電源装置及びこの電源装置を備える車両
 本発明は、複数の円筒形電池を収納して集合一体化してなる電源装置に関する。
 ハイブリッドカーや電気自動車等には、電動機駆動用の高電圧出力の電源装置が備えられており、この電源装置は、複数の電池セルで構成されている。電池セルは直列に接続することで電源装置の出力電圧を高く、並列に接続することで電源装置の電流容量を大きくすることができる。電源装置を構成する電池セルとしては、繰り返し充放電ができるように、二次電池が使用される。
 この種の電源装置として、円筒形電池を用いた電源装置が知られている(特許文献1)。特許文献1の電源装置は、複数の円筒形電池と、円筒形電池を保持する電池ホルダとを有し、電池ホルダには、円筒形電池を冷却するための冷却風が送風される冷却流路が形成されている。
 一方、駆動源としてエンジンを備えた車両においても、鉛電池を補助バッテリとして備えており、補助バッテリから給電することでエアコンやセルモータ等の電装部品を作動させることができる。近年、一時停車した際に、自動的にエンジンを停止させ、発車時に再度エンジンを始動させることで、一時停車時のアイドリングによる燃費効率の低下を抑制する技術がある(特許文献2)。この種の用途で使用される補助バッテリは、頻繁にエンジンを始動させることになるため、比較的電池性能が要求される。そのため、回生制動で発生する回生エネルギーを有効に蓄電に利用できる車載用の電装用バッテリとして、ニッケル水素電池等の二次電池で構成される補助バッテリが注目されている。
特開2010-176998号公報 特開2012-127318号公報
 円筒形電池は、生産性が高いが角形電池と比較して、複数の電池を集合化して組電池を形成する場合、デッドスペースが生じやすく、エネルギー密度が低くなる傾向にある。特許文献1の電源装置は、電池ホルダに保持されている円筒形電池を均一に冷却できるが、円筒形電池の周囲を流れる冷却風路を形成する必要があり、電源装置として大型化してエネルギー密度が低くなるという問題がある。
 本発明の主な目的は、円筒形電池を用いた電源装置において、省スペース性に優れた冷却機構を備えた電源装置を提供することにある。これにより、生産性の高い円筒形電池を使用しながら、円筒形電池を均一に冷却することが可能で、省スペース性に優れた電源装置を提供することができる。
 また、補助バッテリとして、電源装置を使用する場合、電源装置はエンジンルームに配置される。エンジンルーム内は、比較的高温になりやすく、二次電池が劣化しやすいという問題がある。
 本発明の他の目的は、エンジンルーム内に配置される電源装置において、最適な冷却構造を備えた電源装置を提供することにある。
 複数の円筒形電池と、該複数の円筒形電池を収納する電池ホルダとを備える電源装置であって、前記電池ホルダは、前記複数の円筒形電池の少なくとも一部の側面に沿う放熱壁と、該放熱壁を介して、前記複数の円筒形電池を挾持する保持壁とを有し、前記放熱壁は、前記複数の円筒形電池と熱的に接触すると共に、前記保持壁よりも薄肉に形成される。
 さらに、前記放熱壁は、均一な厚さに形成されることが好ましい。
 さらに、前記放熱壁と前記複数の円筒形電池の間に配置される熱伝導性シートを備えることが好ましい。
 さらに、前記放熱壁は、前記複数の円筒形電池と対向する面が、粗面加工されていることが好ましい。
 さらに、前記放熱壁は、電池ホルダの表面に露出する面を有しており、この電池ホルダの表面に露出する面が、粗面加工されていることが好ましい。
 さらに、前記電池ホルダは、前記放熱壁が設けられる放熱ケースと、前記保持壁が設けられる保持ケースとを有することが好ましい。
 さらに、前記電池ホルダは、前記複数の円筒形電池を、軸を同一方向へ向けて平面状に配置した状態で収納しており、
 さらに、前記電池ホルダは、前記複数の円筒形電池を、軸を同一方向へ向けて平面状に配置した状態で収納し、前記放熱ケースは、前記電池ホルダの表面に露出する側の面に、前記複数の円筒形電池の軸に対して直交する溝を有すると共に、この溝内に前記放熱壁が位置することが好ましい。
 さらに、前記放熱ケースは、前記放熱壁に隣接して設けられる補強壁を有し、該補強壁は、前記放熱壁に対して厚肉に形成されることが好ましい。
 さらに、温度を検出する温度センサを備え、前記保持壁は、前記複数の円筒形電池と対向する面に、前記温度センサを保持する温度センサ保持部を有することが好ましい。
 さらに、前記放熱壁は、前記電池モジュールを前記保持壁と挾持する固定部と、該固定部に固定されると共に、電池ホルダの表面に露出する金属製の放熱プレートとを備えており、前記熱伝導シートは、前記放熱プレートと前記固定部との間に位置すると共に、前記放熱プレートと熱的に接触することが好ましい。
 さらに、前記熱伝導シートは、異方性に優れたグラファイトシートであることが好ましい。
 さらに、外形が直方体形状の外装ケース内に電解液が封入される鉛電池を有すると共に、該鉛電池は、前記外装ケースの幅広面を前記電池ホルダの保持壁と隣接させて配置されることが好ましい。
 さらに、前記電池ホルダは、外形が直方体形状に形成されると共に、前記鉛電池の外装ケースと対向する対向面が、該外装ケースの対向面と同一面積としており、外形が直方体形状となるように、前記電池ホルダと前記外装ケースとが連結されることが好ましい。
 さらに、前記鉛電池は、正負の出力端子が同一面に設けられており、
 前記電池ホルダは、前記鉛電池の正負の出力端子と同一面に、正負のサブバッテリ接続端子が設けられ、前記正負の出力端子と前記正負のサブバッテリ接続端子とが並列接続されることが好ましい。
 請求項1の構成によると、円筒形電池を保持壁でしっかりと保持できるようになっているので、放熱壁の厚さを薄肉に形成することができ、放熱壁の熱抵抗を抑制し、放熱壁側への伝熱により円筒形電池を冷却できる等の効果を奏する。従って、請求項1の構成の電源装置は、円筒形電池を電池ホルダで保持する構成でありながら、電池ホルダ内に風路を設けることなく、円筒形電池を冷却できる。
 請求項2の構成によると、放熱壁が均一な厚さに形成されるので、さらに均一に電池ホルダに収納されている円筒形電池を冷却できる等の効果を奏する。また、放熱壁は、円筒形電池に沿って均一な厚さで形成されるので、電池ホルダの表面に露出する部分の表面積を増やすことができ、冷却効率を向上させることもできる。
 請求項3の構成によると、放熱壁と円筒形電池との密着性を高めることができ、冷却効率を高めることができる等の効果を奏する。
 請求項4の構成によると、放熱壁の受熱を効率よくすることができ、冷却効率を高めることができる等の効果を奏する。
 請求項5の構成によると、放熱壁の放熱を効率よくすることができ、冷却効率を高めることができる等の効果を奏する。
 請求項6の構成によると、組立性を向上させることができる等の効果を奏する。
 請求項7の構成によると、放熱壁が冷却風の流路となる溝内に位置するため、効果的に円筒形電池の冷却を行なうことができる等の効果を奏する。
 請求項8の構成によると、放熱壁に隣接して補強壁が設けられるので、放熱ケースの物理的な強度の低下させることを抑制しながら、放熱壁の厚さを薄くすることができ、電池ホルダの強度を維持したまま、円筒形電池の冷却効率を高めることができる等の効果を奏する。
 請求項9の構成によると、電池ホルダの内部に温度センサを配置することができ、温度が上昇しやすい場所の温度を検出できる等の効果を奏する。
 請求項10の構成によると、金属製の放熱プレートを介して、円筒形電池を冷却できるので、効率よく円筒形電池を冷却できる等の効果を奏する。
 請求項11の構成によると、異方性に優れたグラファイトシートを使用することで、熱伝導シートの厚さ方向だけでなく、幅方向の伝熱性を高めることができ、放熱プレートを介した冷却効率を高めることができる等の効果を奏する。
 請求項12の構成によると、鉛電池と円筒形電池を使った電源装置において、円筒形電池の発熱が鉛電池に伝熱されることを抑制することができる等の効果を奏する。
 請求項13の構成によると、鉛電池と円筒形電池を使った電源装置において、外形を直方体形状とすることができ、ハンドリングを良好にすることができる等の効果を奏する。
 請求項14の構成によると、鉛電池と円筒形電池を並列接続した電源装置を提供することができ、鉛電池の電流負荷を軽減することができる等の効果を奏する。特に鉛電池は、二次電池と比較して、寿命が短いが、鉛電池の電流負荷を軽減することで、鉛電池の交換時期を遅らせることができる。
本発明の第一実施形態における電源装置の斜視図である。 同電池モジュールの分解斜視図である。 同サブバッテリの斜視図である。 同保持ケースの斜視図である。 同放熱ケースの斜視図である。 同電池ホルダの鉛直方向の断面図である。 同電池ホルダの水平方向の断面図である。 同上ケースの斜視図である。 同下ケースの斜視図である。 同サブバッテリの断面図である。 本発明の第二実施形態における電源装置の斜視図である。 同断面図である。 同保持ブロックの構成を説明するための斜視図である。 同保持ブロックの斜視図である。 同保持ブロックにグラファイトシートを貼付した状態の斜視図である。
 本発明の電源装置の第一の実施形態を図1乃至図10に基づいて以下に詳述する。
 (電源装置)
 図1は、本発明の第一実施形態における電源装置を構成する電源装置の斜視図である。二次電池が内部に収納されているサブバッテリBと、鉛電池Pとが並列に接続されている。図3乃至図10は、サブバッテリの構成を説明するための図であり、電池ホルダ40の内部に十個の円筒形電池が収納されている。本発明の実施形態における円筒形電池10は、ニッケル水素電池であるが、それ以外の二次電池、例えばリチウムイオン電池など、種々の二次電池が利用可能である。サブバッテリBと鉛電池Pは、それぞれ、外形が直方体形状に形成されておりサブバッテリBと鉛電池Pとを隣接して配置する際、突出する部分ができないように構成されている。具体的にはサブバッテリBと鉛電池Pとは、それぞれ、対向する面を有しており、この対向する面の寸法が略等しくなるようになっている。尚、本実施形態では、二次電池で構成されるサブバッテリBと、鉛電池Pとを並列接続して電源装置を構成しているが、電源装置をサブバッテリBのみで構成しても良い。
 (円筒形電池)
 円筒形電池10は、上面を開口した筒状の外装缶11内に、電解液や捲回電極等の発電要素が挿入されている。外装缶11の上面開口には封口体12配設され、封口体12と外装缶11とが溶接される。この構成により、発電要素は外装缶11内部に封止される。本発明の実施形態における円筒形電池10は、封口体12が正極端子、外装缶11が負極端子となっている。
 (電池モジュール)
 図2に示すように、第一実施形態の電源装置は、二つの円筒形電池10を軸方向に並設して、直列に接続した電池モジュール20を有している。隣接する円筒形電池10は、接続リング21及び絶縁リング22を介して連結されており、接続リング21と夫々の円筒形電池10が溶接されることで、二つの円筒形電池10が電気的に接続されるようになっている。図6及び図7、図10に示すように、電池モジュール20は、軸を同一方向へ向けた状態で、電池ホルダ40の内部に平面状に配置されており、各電池モジュールの正極端子(円筒形電池10の封口体12)と負極端子(円筒形電池10の外装缶11底部)とがバスバー30を介して、電気的に接続されている。
 (電池ホルダ)
 図3乃至図7に示すように、電池ホルダ40の内部には、電池モジュール収納室42が形成されており、複数の電池モジュール20が電池モジュール収納室42に収納されている。第一実施形態における電池ホルダ40は、複数の電池モジュール20を収納する収納ケース41と、収納ケース41の上下に配置される上ケース70及び下ケース80とで構成される。収納ケース41は、さらに、保持ケース50と、放熱ケース60とで構成されており、保持ケース50に電池モジュール20を保持させた状態で、保持ケース50と放熱ケース60とを固定できるようになっている。保持ケース50には、保持壁51が形成され、放熱ケース60には、放熱壁61が形成されている。この構成により、保持ケース50と放熱ケース60とを固定することで、保持壁51と放熱壁61とで電池モジュール20を挾持することができる。
 (保持ケース)
 図4に示すように、保持ケース50は、保持壁51の一面に電池モジュール20が配置される電池モジュール配置部52bが形成されている。電池モジュール配置部52bには、電池モジュール20の側面の一部を保持する電池モジュール保持部52cが形成されている。電池モジュール保持部52cは、円筒形電池10の少なくとも一部の側面に沿う円弧状断面に形成されており、電池モジュール20を面で保持することができるようになっている。保持ケース50は、保持ケース50に放熱ケース60が固定されることで、電池モジュール配置部52bの位置に電池モジュール収納室42が形成される。また、電池モジュール配置部52bには、サーミスタ保持部52dが形成されており、温度センサとして、サーミスタ53がサーミスタ保持部52dに保持される。この構成によると、図7に示すように、電池モジュール保持部52cが電池モジュール20を保持した状態で、サーミスタ53と電池モジュール20が熱結合状態となり、電池モジュール20の温度を検出できるようになっている。
 尚、サーミスタ保持部52dは、電池ホルダ40内に収納される電池モジュール20のうち、中央に位置する電池モジュール20の温度を検出するように形成されている。中央に位置する電池モジュール20は、両側に電池モジュール20が配置されているため、比較的温度が高くなる傾向にある。従って、この構成によると、サーミスタ53により、温度が上昇しやすい電池モジュール20の温度を検出できる。
 また、保持壁51は、保持ケース50の電池モジュール配置部52bの反対側の面に、平坦面51aが形成されている。鉛電池Pは平坦面51aと対向するように配置されるようになっており、平坦面51aの面積は、鉛電池Pの対向する面と略同一の面積となっている。さらに、保持壁51は比較的肉厚に形成される。例えば、本発明の実施形態では、保持壁51は、鉛電池Pの外装ケースの肉厚より厚く形成している。この構成により、電池モジュール20の発熱の鉛電池Pへの伝熱を抑制するように構成されている。
 (放熱ケース)
 図5に示すように、放熱ケース60は、電池モジュール20を保持した保持ケース50に固定できるように構成されている。具体的には、放熱ケース60及び保持ケース50は、四隅と、上下端部の中央にネジ63が挿通可能に形成された貫通孔62が形成されており、貫通孔62に螺合されるネジ63によって放熱ケース60と保持ケース50とが固定される。放熱ケース60は、電池モジュール20と対向する位置に放熱壁61が設けられており、電池モジュール20と対向する面が、円筒形電池10の少なくとも一部の側面に沿う円弧状断面に形成されている。また、放熱ケース60の表側(電池モジュールと対向する面の反対側)には、二つの溝64が形成されており、溝64の開口から放熱ケース60の放熱壁61が露出するようになっている。また、溝64は、電池モジュール20の軸に対して直交する方向に延びており、サブバッテリBの表面を流れる冷却風の冷却流路となっている。溝64を流れる冷却風により、放熱壁61を介して、電池モジュール20が冷却される。尚、溝64は、電池モジュール20を構成する円筒形電池10の中央部分と対応する位置に形成されることが好ましい。
 図7に示すように、放熱壁61は均一な厚さに形成されており、溝64から露出している面も、断面が円弧状となるように形成されている。このように構成することで、溝64を流れる冷却風との接触面積を増やすことができ、電池モジュール20の冷却効率を向上させることができる。尚、溝64から露出した面を粗面加工して、表面積を増やすこともできる。また、電池モジュール20との対向面についても、同様に粗面加工することができる。
 放熱壁61は、比較的薄肉に形成されており、保持壁51の厚さよりも薄く形成されている。電池モジュール20は、放熱ケース60と保持ケース50とで挾持され、保持壁51を比較的厚く構成することで、放熱壁61の厚さを薄くしても、電池モジュール20の固定に影響がないようになっている。つまり、保持壁51を厚肉に形成することで、放熱壁61を薄肉に形成することができる。また、放熱壁61と電池モジュール20の間には、熱伝統シート65が配置されており、放熱壁61と電池モジュール20の接触性を向上させるようになっている。
 尚、図3に示す溝64は、両端が閉じた形状となっているが、両端を開口する形状、すなわち、溝が放熱ケースの両端まで延在している形状とすることもできる。図3の溝64の形状は、放熱ケースの強度を向上させることができ、放熱ケースの両端まで溝が延在している構成では、冷却風が溝に沿って流れやすくすることができる。溝の形状については、それぞれ、目的の構成に応じて適宜選択できる。尚、本実施形態の電源装置は、エンジンルームに配置され、補助バッテリとして使用されることを想定しているが、冷却構造としては、送風ファンを備えて強制的に冷却する構成としても良いし、車両走行によって生じる風の流れを利用して冷却する構成としても良い。
 (補強壁)
 放熱ケース60は、薄肉の放熱壁61の周囲に、厚肉の補強壁66が形成されている。冷却効率を向上させるためには、放熱壁61の厚さをできる限り薄くすることが効果的であるが、放熱壁61を薄くすると、強度が弱くなるという問題がある。本発明の実施形態では、放熱壁61の周囲には、放熱壁61より厚肉に形成される補強壁66が形成されているので、電池ホルダ40の強度低下を抑制しながら、冷却効率を向上させることができるようになっている。補強壁66の厚さは、保持壁51の厚さと同程度とすることが好ましい。より好ましくは、補強壁66の厚さは、放熱壁61の厚さより厚く、保持壁51の厚さより薄く形成される。尚、補強壁66も、電池モジュール20と対向する面を有しており、その対向面の形状は、電池モジュール20の側面の少なくとも一部に沿う形状となっている。この構成により、補強壁66と保持壁51とで電池モジュール20を強固に固定しながら、薄く形成しても電池モジュール20の固定に影響放熱壁61は薄肉に形成することができる。
 (上ケース)
 図8に示すように、収納ケース41の内部には、電池モジュール収納室42の上方及び下方にバスバー収納室43が形成されており、上方に位置するバスバー収納室43を、上側バスバー収納室43A、下方に位置するバスバー収納室43を、下側バスバー収納室43Bとする。また、電池モジュール収納室42と各バスバー収納室43とは、開口42aを介して連通されており、この開口42aから露出した電池モジュールの正極端子と負極端子とをバスバー30を介して接続できるようになっている。一方で、バスバー30を介して、隣接する電池モジュールを接続した状態であっても、この開口42aは閉塞されず、円筒形電池10から発生した水素が上側バスバー収納室43Aへ誘導されるようになっている。上側バスバー収納室43Aは、上面を開口しており、収納ケース41の上面に配置される上ケース70によって、上側バスバー収納室43Aの開口が閉塞されるようになっている。上ケース70には、水素ガス排出孔71が形成されており、バスバー収納室43に誘導された水素ガスは、この水素ガス排出孔71を介して、外部へ排出されるようになっている。
 (下ケース)
 上述したとおり、収納ケース41内部の下方には、下側バスバー収納室43Bが形成されており、下側バスバー収納室43Bは、下面を開口している。収納ケース41の下面には、下ケース80が配置され、下側バスバー収納室43Bの開口を閉塞できるようになっている。また、下ケース80は、側面に水抜き孔81が形成されており、下側バスバー収納室43Bと連通している。具体的には、下ケース80は、水受けとなる凹部82が形成されており、凹部82と水抜き孔81とが連通している。さらに、下ケース80を収納ケース41の下面に固定した状態において、下側バスバー収納室43Bの開口と対応する位置に、凹部82が配置されるようになっている。この構成により、結露水や、雨水などが電池ホルダ40内に混入しても、水抜き孔81から排出することができる。尚、図示はしないが、凹部82の形状を水抜き孔81にむけて傾斜をつけ、水を排出しやすい構造とすることもできる。
 (端子)
 上ケース70の上面には、三つの端子が設けられており、夫々、電池モジュール20の正極端子と電気的に接続される正極側サブバッテリ接続端子B1及び出力端子B12、電池モジュールの負極端子と電気的に接続される負極側サブバッテリ接続端子B2となっている。この三つの端子は、上ケース70の保持壁51側に設けられており、鉛電池Pと接続しやすいように構成されている。正極側サブバッテリ接続端子B1及び負極側サブバッテリ接続端子B2は、鉛電池の正負の出力端子と並列接続されサブバッテリBの出力端子B12と鉛電池の負極端子が電源装置の出力端子として使用される。尚、図1ではサブバッテリBの正極側の端子において、サブバッテリの端部に位置する端子を正極側サブバッテリ接続端子B1、中央側に位置する端子を出力端子B12としているが、サブバッテリの端部に位置する端子を出力端子、中央側に位置する端子を正極側サブバッテリ接続端子B1とすることもできる。
 また、正極側サブバッテリ接続端子B1は、直接、電池モジュール20の正極端子と接続されており、正極側の出力端子B12は、スイッチング素子を介して、正極側サブバッテリ接続端子B1と接続されている。この構成により、スイッチング素子をオフすることで、鉛電池PとサブバッテリBの並列接続を切り離すことができるようになっている。スイッチング素子を設けることで様々な制御を行なうことができるが、例えば、鉛電池PとサブバッテリBのSOCに応じて、サブバッテリBの充放電を制御すること等ができる。鉛電池PとサブバッテリBを並列接続すると、鉛電池PよりもサブバッテリBに多くの電流が流れるため、鉛電池Pにかかる電流負荷を低減できる効果があるが、一方でサブバッテリBのSOCが80%付近まで充電されている状態であった場合にはサブバッテリBが過充電となるおそれがある。このような場合、スイッチング素子を切り離し、鉛電池Pのみを充電するように制御することで、回生エネルギーを有効に活用することができる。
 (鉛電池)
 図1に示す電源装置は、全体の形状を直方体とする鉛電池Pと、この鉛電池Pと並列に接続しているサブバッテリBとを備えており、サブバッテリBが、鉛電池Pの短手方向の端部外側に配置される。鉛電池Pは、正極端子P1と負極端子P2とを備えており、夫々サブバッテリBの接続端子B1、B2と接続バスバーCBを介して並列接続される。鉛電池PとサブバッテリBとは、接続バスバーCBを介して一体構造に連結され、あるいは、周囲をバインドバー等(図示せず)で結束して、一体構造に連結される。連結構造はそのほか様々な構成とすることができるが、サブバッテリBは、脱着できる一体構造で鉛電池Pと連結されることが好ましい。この構成によると、サブバッテリBより寿命の短い鉛電池Pが劣化した際に、一体構造を解除して、鉛電池Pを交換できるのでサブバッテリBを有効に使用できる。
 第一実施形態における電源装置は、電池ホルダ40によって、電池モジュールを保持する構成としながら、外部に露出する放熱壁61を介して、円筒形電池を冷却することができる。この構成では、電池ホルダ40の内部に冷却風が流れる流路を形成せずに円筒形電池を均一に冷却することができ、省スペース性に優れた電源装置を提供することができる。
 また、放熱壁61は、保持壁51と比較して薄肉に形成されているので、電池モジュール20の発熱は、放熱壁61側へ伝熱されやすく、保持壁51側へは伝熱されにくくなるように構成されているサブバッテリBの保持壁51側には、鉛電池Pが配置されるが、この構成によると、電池モジュール20の発熱が鉛電池Pに伝わることを抑制できるので、鉛電池Pの温度上昇を抑制することができる。
 さらに、放熱ケース60は、電池モジュール20を冷却するための放熱壁61と、放熱ケース60の強度を高めるための補強壁66を一体に構成することで、放熱壁61の厚さをより薄くすることができるようになっている。特に、放熱壁61は、円筒形電池10の中央部分に対応する位置に設けられており、円筒形電池10を効率よく冷却できる。
 次に、本発明の第二実施形態を図11乃至図15に基づいて以下に詳述する。なお、上述した第一実施形態と同一部品は同一符号を附して説明を省略する。
 (電池モジュール)
 図12及び図13に示すように、第二実施形態の電源装置は、五つの円筒形電池10を軸方向に並設して、直列に接続した電池モジュール120を有している。隣接する円筒形電池10は、接続リング21及び絶縁リング22を介して連結されており、接続リング21と夫々の円筒形電池10が溶接されることで、二つの円筒形電池10が電気的に接続されるようになっている。
 (電池ホルダ)
 第二実施形態の電源装置は、電池ホルダ140の内部には、複数の電池モジュール120を収納可能に形成される電池モジュール収納室42が収納されている。具体的には、図12及び図13に示すように、電池ホルダ140は、四つの電池モジュール120を2段2列に配置して保持している。電池ホルダ140は、二つの保持壁51と、放熱壁61とを有しており、保持壁51と放熱壁61とで電池モジュール120を挾持するようになっている。
 (放熱壁)
 図12に示すように、放熱壁61は、電池モジュール120を取り付けるための保持ブロック162と、電池ホルダ140の表面に露出する金属製の放熱プレート167とで構成されている。保持ブロック162は、電池モジュール120と対向する面が、円筒形電池10の少なくとも一部の側面に沿う円弧状断面に形成されている。
 (熱伝導シート)
 電池モジュール120と保持ブロック162との間及び放熱プレート167と保持ブロック162との間には、熱伝導シートとして、一枚のグラファイトシート165が配置されている。グラファイトシート165は、異方性に優れており、シートの厚さ方向だけでなく、幅方向にも優れた熱伝導性を有している。グラファイトシート165は、電池モジュール20の側面に沿うように形成されている放熱壁61に貼付されており、円筒形電池10と熱的に接触し、円筒形電池10の発熱を放熱プレートへ伝熱するようになっている。尚、グラファイトシート165は、保持ブロック162の側面に設けられたネジ穴162aと対向する位置に固定用の孔を有しており、このネジ穴162aを介して位置決めすることができる。
 (放熱プレート)
 図12に示すように、放熱プレート167は、中央部分にネジ止め用の孔が設けられており、このネジ止め用の孔に挿通されるネジ167bを介して、保持ブロック162に固定される。具体的には、グラファイトシート165が貼付された状態の保持ブロック162に、保持ブロックのネジ穴162aに対応させて放熱プレート167を配置し、放熱プレートのネジ止め用の孔に挿通されるネジ167bを介して、放熱プレート167が保持ブロック162に固定されるようになっている。この際、グラファイトシート165は、放熱プレート167と保持ブロック162とで挾着され、放熱プレート167と保持ブロック162とが熱的に接触した状態となる。この構成により、電池モジュール20の発熱は、グラファイトシート165を介して、放熱プレート167へ伝熱され、放熱プレートにより冷却される。さらに、放熱プレート167には、冷却効率を高めるために、放熱フィン167aが設けられている
 第二実施形態における電源装置は、金属製の放熱プレート167を介して、電池モジュール120を冷却できるので、電池モジュール120の冷却を効率よく行なうことができる。また、放熱プレート167と電池モジュール120とは、グラファイトシート165を介して熱的に接触するように構成されているため、放熱プレート167を任意の位置に配置することができる。例えば、自然対流で生じる風を冷却風として利用する場合、風の流れが偏ることがあるが、この構成の電源装置は、放熱プレート167が任意の位置に配置することができるので、風が当たりやすい位置に放熱プレート167を配置することができる。
 以上の電源装置は、車載用の電源として利用できる。電源装置を搭載する車両としては、エンジンとモータの両方で走行するハイブリッド自動車やプラグインハイブリッド自動車、あるいはモータのみで走行する電気自動車などの電動車両が利用でき、これらの車両の電源として使用される。また、セルモータやエアコン等を駆動させるための電源装置であって、エンジンルームに配置される電源装置としても好適に使用することができる。
 本発明に係る電源装置は、車載用電源装置として広く利用可能である。
  10  円筒形電池
  11  外装缶
  12  封口体
  20  電池モジュール
  21  接続リング
  22  絶縁リング
  30  バスバー
  40  電池ホルダ
  41  収納ケース
  42  電池モジュール収納室
  42a 開口
  43  バスバー収納室
  43A 上側バスバー収納室
  43B 下側バスバー収納室
  50  保持ケース
  51  保持壁
  51a 平坦面
  52b 電池モジュール配置部
  52c 電池モジュール保持部
  52d サーミスタ保持部
  53  サーミスタ
  60  放熱ケース
  61  放熱壁
  62  貫通孔
  63  ネジ
  64  溝
  65  熱伝導シート
  66  補強壁
  70  上ケース
  71  水素ガス排出孔
  80  下ケース
  81  水抜き孔
  82  凹部
 120  電池モジュール
 140  電池ホルダ
 151  保持壁
 161  放熱壁
 162  保持ブロック
 162a ネジ穴
 165  グラファイトシート
 167  放熱プレート
 167a 放熱フィン
 167b ネジ
  B   サブバッテリ
  B1  正極側サブバッテリ接続端子
  B12 出力端子
  B2  負極側サブバッテリ接続端子
  P   鉛電池
  P1  正極端子
  P2  負極端子
  CB  接続バスバー

Claims (14)

  1.  複数の円筒形電池と、該複数の円筒形電池を収納する電池ホルダとを備える電源装置であって、
     前記電池ホルダは、前記複数の円筒形電池の少なくとも一部の側面に沿う放熱壁と、該放熱壁を介して、前記複数の円筒形電池を挾持する保持壁とを有し、
     前記放熱壁は、前記複数の円筒形電池と熱的に接触すると共に、前記保持壁よりも薄肉に形成されることを特徴とする電源装置。
  2.  請求項1記載の電源装置であって、
     前記放熱壁は、均一な厚さに形成されることを特徴とする電源装置。
  3.  請求項1記載の電源装置であって、
     さらに、前記放熱壁と前記複数の円筒形電池の間に配置される熱伝導性シートを備えることを特徴とする電源装置。
  4.  請求項1記載の電源装置であって、
     前記放熱壁は、前記複数の円筒形電池と対向する面が、粗面加工されていることを特徴する電源装置。
  5.  請求項1記載の電源装置であって、
     前記放熱壁は、電池ホルダの表面に露出する面を有しており、この電池ホルダの表面に露出する面が、粗面加工されていることを特徴する電源装置。
  6.  請求項1記載の電源装置であって、
     前記電池ホルダは、前記放熱壁が設けられる放熱ケースと、前記保持壁が設けられる保持ケースとを有することを特徴とする電源装置。 
  7.  請求項6記載の電源装置であって、
     前記電池ホルダは、前記複数の円筒形電池を、軸を同一方向へ向けて平面状に配置した状態で収納し、
     前記放熱ケースは、前記電池ホルダの表面に露出する側の面に、前記複数の円筒形電池の軸に対して直交する溝を有すると共に、この溝内に前記放熱壁が位置することを特徴とする電源装置。
  8.  請求項7記載の電源装置であって、
     前記放熱ケースは、前記放熱壁に隣接して設けられる補強壁を有し、該補強壁は、前記放熱壁に対して厚肉に形成されることを特徴とする電源装置。
  9.  請求項1記載の電源装置であって、
     さらに、温度を検出する温度センサを備え、
     前記保持壁は、前記複数の円筒形電池と対向する面に、前記温度センサを保持する温度センサ保持部を有することを特徴とする電源装置。
  10.  請求項3記載の電源装置であって、
     前記放熱壁は、前記電池モジュールを前記保持壁と挾持する固定部と、該固定部に固定されると共に、電池ホルダの表面に露出する金属製の放熱プレートとを備えており、
     前記熱伝導シートは、前記放熱プレートと前記固定部との間に位置すると共に、前記放熱プレートと熱的に接触することを特徴とする電源装置。
  11.  請求項10記載の電源装置であって、
     前記熱伝導シートは、異方性に優れたグラファイトシートであることを特徴とする電源装置。
  12.  請求項1記載の電源装置であって、
     さらに、外形が直方体形状の外装ケース内に電解液が封入される鉛電池を有すると共に、該鉛電池は、前記外装ケースの幅広面を前記電池ホルダの保持壁と隣接させて配置されることを特徴とする電源装置。
  13.  請求項12記載の電源装置であって、
     前記電池ホルダは、外形が直方体形状に形成されると共に、前記鉛電池の外装ケースと対向する対向面が、該外装ケースの対向面と同一面積としており、
     外形が直方体形状となるように、前記電池ホルダと前記外装ケースとが連結されることを特徴とする電源装置。
  14.  請求項13記載の電源装置であって、
     前記鉛電池は、正負の出力端子が同一面に設けられており、
     前記電池ホルダは、前記鉛電池の正負の出力端子と同一面に、正負のサブバッテリ接続端子が設けられ、
     前記正負の出力端子と前記正負のサブバッテリ接続端子とが並列接続されることを特徴とする電源装置。
     
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