JP2004273237A

JP2004273237A - Secondary battery unit

Info

Publication number: JP2004273237A
Application number: JP2003061384A
Authority: JP
Inventors: Hiroki Yasutake; 宏紀安武
Original assignee: NEC Lamilion Energy Ltd
Current assignee: NEC Lamilion Energy Ltd
Priority date: 2003-03-07
Filing date: 2003-03-07
Publication date: 2004-09-30
Anticipated expiration: 2023-03-07
Also published as: JP4437009B2

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To efficiently cool a secondary battery cell or a module housed in a case. <P>SOLUTION: A double bottom partition plate 3 in which a plurality of holes are formed and a control circuit board 2 supported with a support 14 installed on the double bottom partition plate 3 are arranged inside a case body 4, and a plurality of batteries 8 are arranged in a line on the double bottom partition plate 3 so as to be housed. Three passages of a main passage 10 which is a region interposed between the double bottom partition plate 3 and the control circuit board 2, containing a region between a wall surface-like tab 7 and the side 4d of the case body 4; a first auxiliary passage 11 between the double bottom partition plate 3 and the bottom 4c of the case body 4; and a second auxiliary passage between the control circuit board 2 and the top 4e of the case body 4 are installed inside the secondary battery unit 1. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
【０００２】
【従来の技術】
一般に、電気自動車用の二次電池ユニットは、複数の二次電池（セルまたはモジュール）をケース内に縦横に並べて構成されている。従来、このようなケース内の電池ユニットを冷却するために、例えば、ケースの前面に冷却ファンからの風を採り入れる冷気導入口を形成するとともに、ケース内の各電池セルまたはモジュール相互間には風の流路が形成されるようにして、二次電池を配置し、冷却ファンからの風が各二次電池の側方を横向きに流して各電池セルまたはモジュールを冷却する構成が一般に知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開２０００−２９４３０２号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、冷却風が各二次電池を風上側に位置する電池から風下側に位置する電池へと順に冷却していく構成では、各二次電池を冷却しながらケース内を流れる冷却風の温度は風下に向かうにつれ温度が上昇してしまうことで、風下側に配置された電池の冷却が不十分となるだけでなく、冷却風が各二次電池にうまく当たらないことで二次電池の冷却が不十分となる場合もあった。これを避けるために冷却ファンの出力を増大させると装置全体の大型化を招いてしまう場合があった。
【０００５】
そこで本発明は、ケース内に収納した二次電池セルまたはモジュールの冷却を効率的に行うことができる二次電池ユニットを提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため本発明の二次電池ユニットは、冷却風を導入する導入口および冷却風を排出する排出口が形成されたケース内に複数の二次電池を収納する二次電池ユニットにおいて、前記各二次電池が配列され、かつ、配列された前記各二次電池の本体内部から外部へと延びた導電性の伝熱部材が互いに接合されることで壁面の一部が形成された、前記導入口および前記排出口に連通している主流路と、連通部が形成された少なくとも１枚の仕切り板と前記ケースの壁面との間に形成され、前記導入口および前記排出口に連通した、少なくとも１つの副流路とを有し、前記主流路と前記副流路とが前記連通部によって連通していることを特徴とする。
【０００７】
上記の通り構成された本発明の二次電池ユニットは、配列された各二次電池の本体内部から外部へと延びた導電性の伝熱部材が互いに接合されることで主流路の壁面の一部を構成している。例えば、伝熱部材が電池の電極端子である場合、電極端子に伝熱された電池内部で発生した熱、および電極端子自身で生じるジュール熱を除去するために電極端子に冷却風を当てることとなるが、本発明の場合、これら各電極端子の電気的な接合を行うことで主流路の壁面の一部を構成することができるため、電極端子に冷却風を当てるための別部品等を必要としない。また、本発明の二次電池ユニットは、導入口および排出口に連通し、連通部が形成された仕切り板によって形成された副流路を有しており、仕切り板に形成された連通部によって主流路と副流路とが連通していることで、副流路側から主流路側へと連通部を介して冷却風を導入することができるため、導入口側から排出口側へと流れるにつれ温度の上昇する主流路内の冷却風の温度上昇を抑制することができる。これにより、上流側と下流側とにおける電池冷却の不均衡を抑制することが可能となる。
【０００８】
また、本発明の二次電池ユニットは、仕切り板が、仕切り板上に各二次電池を載置し、ケースの底面との間に第１の副流路を形成する二重底仕切り板であってもよく、この二重底仕切り板の連通部は、二重底仕切り板に形成された複数の孔であってもよいし、あるいは、二重底仕切り板が、例えば、樹脂製メッシュ、ワイヤメッシュや、パンチングメタル等の網状の部材からなるものであってもよい。
【０００９】
また、本発明の二次電池ユニットは、連通部が、副流路を流れる冷却風の流速よりも流速の高められた分流を、主流路を流れる冷却風に対して交差する方向に発生させ、分流を、互いに接合されることで各伝熱部材の間に形成された隙間へと供給するとともに各伝熱部材に当てることで伝熱部材を冷却するものであってもよい。
【００１０】
また、本発明の二次電池ユニットは、仕切り板が、ケースの上面との間に第２の副流路を形成する、制御回路を備えた制御回路基盤であってもよく、この場合、制御回路基盤の連通部は、ケースの側面と制御回路基盤との間に形成された隙間であってもよい。
【００１１】
また、本発明の二次電池ユニットは、主流路と各副流路とは合流してから排出口に連通し、合流する領域に、バスバー、ケーブル、ヒューズ、リレー、または、これらを組み合わせた構成部品が配置されているものであってもよい。
【００１２】
さらに、本発明の二次電池ユニットにおいては、伝熱部材が二次電池の電極端子であってもよい。
【００１３】
また、本発明の二次電池ユニットは、仕切り板の枚数をｎとしたとき、ｎ＋１個の、冷却風の流路を有するものであってもよい。
【００１４】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。なお、各実施形態における電池とは、電池セル、あるいは電池モジュールを指すものである。
（第１の実施形態）
本実施形態の、電気自動車あるいはハイブリッド自動車に搭載された状態の二次電池ユニットの模式的な側断面図を図１に、二次電池ユニットの模式的な上面断面図を図２（ａ）、（ｂ）に示す。また、図３に本実施形態の二次電池ユニットに搭載されるラミネート型電池の模式的な斜視図を示す。
【００１５】
二次電池ユニット１は、車室内から冷却風が導入されるインレット４ａと冷却風が排出されるアウトレット４ｂとが形成された箱型のケース本体４内に、ケース本体４の底面４ｃに対して二重底となるように配置された複数の孔９が形成された二重底仕切板３と、二重底仕切板３上に設けられた支柱１４で支持された制御回路基盤２とを有し、二重底仕切板３上に複数の電池（セルまたはモジュール）８を一列に配列して収納可能な構成となっている。また、ケース本体４内のアウトレット４ｂ近傍には、バスバー、ケーブル、ヒューズ、リレー等からなるバスバーケーブル類１３が配置されている。
【００１６】
ケース本体４のインレット４ａはダクトインレット１５に接続されており、ダクトインレット１５を介して電気自動車の車室内に連通している。一方、アウトレット４ｂは、ダクトアウトレット５に接続されており、排気ブロワ６より排気される冷却風より少なくとも常時低圧でかつ脈動圧力が少ない場所、例えば、車外部に連通する部分、あるいはトランクルーム部に連通している。
【００１７】
ダクトアウトレット５には、冷却風を排気する排気ブロワ６が接続されており、この排気ブロワ６の吸引により、冷却風は車室内からケース本体４に導入され、トランクあるいは外部へと排出される。
【００１８】
電池８は、その内部に正極側活電極と負極側活電極からなる積層電極を有し、積層電極に電気的に接続された電極端子であるタブ７が延出するように、アルミニウムなどの金属フィルムと熱融着性の樹脂フィルムとを重ね合わせて形成したラミネートシート１６で密封された構造となっている。二重底仕切板３上に一列に配列された各電池８の両側から延出したタブ７は、隣接する他の電池８のタブ７に電気的に接続されている。順次タブ７が接続されて壁面状となることで、ケース本体４の左右の側面４ｄとの間に冷却風１０ａを流すための主流路１０の一部が形成されている。また、タブ７同士を接続することで、各タブ７間に冷却風をケース本体４の縦方向、すなわち、二重底仕切板３側から制御回路基盤２側に向けて冷却風を流すことができるタブ隙間７ａが形成されている。なお、本実施形態における主流路１０とは、接合されたタブ７によって形成された壁面とケース本体４の左右の側面４ｄとの間の領域を含む、二重底仕切板３と制御回路基盤２との間に挟まれた領域であり、各電池８の本体およびタブ７を直接的に冷却する冷却風１０ａが流れる流路を指す。また、図１においては、各電池８は互いに電池本体部分が密着して配列されたように示しているが、各電池間に冷却風が流れるように隙間が形成されて配列されている。
【００１９】
二重底仕切板３は、底面４ｃと間を空けて二重底を形成するように設けられており、これにより、冷却風１１ａが流れる第１の副流路１１が形成されている。また、上述したように、二重底仕切板３には複数の孔９が形成されているので冷却風１１ａの一部を分流１１ｂとしてタブ隙間７ａに流れ込ませる、さらには分流１１ｂを主流路１０を流れる冷却風１０ａに合流させることができる。
【００２０】
二重底仕切板３に形成された複数の孔９の大きさは、例えば、電池８の長さＬ、厚さｔに対して、幅ａ＝Ｌ／５、長さｂ＝１．２ｔ〜２．８ｔ程度とすることで流速が高められた分流１１ｂを発生させることができる。また、孔９の形状は、図２（ａ）には隅Ｒ加工された矩形形状のものを一例として示しているが、これに限定されるものではなく、φ０．５ｔ程度の円形のものであってもよいし、この他、楕円形状等であってもよい。また、複数の孔９の開口面積は全て同じである必要はなく、形成された場所によって異なるものであってよい。例えば、孔９の開口面積がケース本体４の長手方向、すなわち、冷却風１２ａの下流側に向けて徐々に大きくしていくものであってもよいし、あるいはその逆でもよい。あるいは、孔９の開口面積がケース本体４の幅方向で異なるものであってもよい。
【００２１】
また、本実施形態では、複数の孔９は、図２（ａ）に示すように二重底仕切板３にマトリックス状に形成されているが、これに限定されたものではなく、例えば、千鳥配置となっているものでもよい。すなわち、二重底仕切板３に形成される孔９の形状、配置、この他、開口断面形状、開口数等は、電池８の発熱量、電池８の配列数等によって適宜選択可能である。
【００２２】
制御回路基盤２は、制御回路基盤２とケース本体４の上面４ｅとの間に冷却風を流すための第２の副流路１２を形成するために上面４ｅと間を空けて設けられている。この制御回路基盤２は、図２（ｂ）に示すように、第２の副流路１２を形成可能なように、すなわち、冷却風１２ａがインレット４ａ側からアウトレット４ｂ側まで制御回路基盤２に沿って流れ出るようにするため、制御回路基盤２上における制御回路２ａの占有する面積が小さいものであってもインレット４ａ側からアウトレット４ｂ側への基盤の長さを大きくとることで、第２の副流路１２が形成される形状としている。また、制御回路基盤２の幅は、ケース本体４の側面４ｄ間の距離よりも狭いため、制御回路基盤２と側面４ｄとの間に隙間２ｂが形成されている。これにより、後述するように、主流路１０を流れる冷却風１０ａの分流１０ｂ、あるいは第１の副流路１１を流れる冷却風１１ａの分流１１ｂとが合わさった場合も含み、制御回路基盤２の下面側から上面側に向けて回り込んで第２の副流路１２の冷却風１２ａと合流可能となっている。なお、制御回路基盤２は、分流１０ｂおよび分流１１ｂを冷却風１２ａに合流させるため、制御回路基盤２の制御回路２ａが設けられていない領域に、主流路１０と第２の副流路１２とを連通させる孔が形成された構造であってもよい。
【００２３】
以上のように、本実施形態の二次電池ユニット１内には、大きく分けて、壁面状となったタブ７とケース本体４の側面４ｄとの間の領域を含む、二重底仕切板３と制御回路基盤２との間に挟まれた領域である主流路１０と、二重底仕切板３とケース本体４の底面４ｃとの間の第１の副流路１１と、制御回路基盤２とケース本体４の上面４ｅとの間の第２の副流路１２の３つの流路が形成されている。
【００２４】
次に、二次電池ユニット１内の冷却風の流れ方について説明する。なお、以下の説明において、分流１１ｂとは、第１の副流路１１を流れる冷却風１１ａが二重底仕切板３に形成された孔９により分岐された冷却風の流れを指し、分流１０ａとは、主流路１０を流れる冷却風１０ａのうち、主に、制御回路基盤２や、第２の副流路１２に向けて流れる冷却風の流れを指すものとする。
【００２５】
まず、排気ブロワ６で吸引されることにより、車室内の空気が冷却風として電気自動車の車室内に連通したダクトインレット１５からインレット４ａへと流れ込む。
【００２６】
次いで、インレット４ａへと流れ込んだ冷却風は、インレット４ａ側で、タブ７とケース本体４の左右の側面４ｄとの間に形成された主流路１０を流れる冷却風１０ａと、二重底仕切板３により形成された第１の副流路１１を流れる冷却風１１ａ、および制御回路基盤２により形成された第２の副流路１２を流れる冷却風１２ａの３つに大きく分けられる。すなわち、本実施形態の二次電池ユニット１は、二重底仕切板３および制御回路基盤２からなる２枚の仕切り板に対して３つの流路が形成されている。
【００２７】
以下、冷却風１１ａ、冷却風１０ａ、冷却風１２ａと、二次電池ユニット１の下方側の流れから順に説明する。
【００２８】
第１の副流路１１を流れる冷却風１１ａは、第１の副流路１１を流れながら二重底仕切板３に形成された孔９を通って、各電池８間の隙間やタブ隙間７ａへ流入する、あるいは冷却風１０ａへと合流する分流１１ｂに分岐されながら、アウトレット４ｂに配置されたバスバーケーブル類１３を冷却してアウトレット４ｂより排出される。電池８間の隙間およびタブ隙間７ａを上方に向けて流れる分流１１ｂは、電池８の本体、およびタブ７に接触しつつ流れ、電池８内部で発生して電池８の表面に伝熱された熱およびタブ７に伝熱された熱を除去しながら上方に流れて冷却風１２ａに合流する。タブ隙間７ａを上方に向けて流れる分流１１ｂは、上方に向かうほど温度が上昇するが、タブ７の外側、すなわち、主流路１０を冷却風１０ａが流れているため、温度上昇が抑制され、効率的に電池８を冷却することができる。また、分流１１ｂは孔９でその流れが絞られることで流速が上げられているので熱の除去効率も高められている。
【００２９】
主流路１０を流れる冷却風１０ａは、タブ７の外側面を冷却しながらインレット４ａからアウトレット４ｂに向けて流れる。冷却風１０ａは熱を上流側から順次除去していくため下流に向かうにつれてその温度が上昇することとなるが、電池等の発熱体に接触していないことで温度が上昇していない、第１の副流路１１を流れる冷却風１１ａの分流１１ｂが二重底仕切板３の孔９から流入することにより下流側での温度上昇が抑制される。これにより、下流側に配置された電池８も上流側と同程度に冷却することができる。主流路１０を流れてきた冷却風１０ａも、バスバーケーブル類１３を冷却してアウトレット４ｂより排出される。
【００３０】
第２の副流路１２を流れる冷却風１２ａは、制御回路基盤２の上面側を冷却しながら下流へと流れる。制御回路基盤２の下面側は、主流１０ａの分流１０ｂおよび冷却風１１ａの分流１１ｂにより冷却される。これら分流１０ｂ、１１ｂは制御回路基盤２とケース本体４との間に形成された隙間２ｂから制御回路基盤２の上面側に向けて回り込んで第２の副流路１２の冷却風１２ａと合流する。分流１０ｂ、１１ｂが合流した冷却風１２ａはバスバーケーブル類１３を冷却してアウトレット４ｂより排出される。
【００３１】
以上のように、制御回路基盤２および二重底仕切板３からなる２枚の仕切り板と、一列に配列された複数の電池８のタブ７によって形成された壁面により冷却風１０ａ、１１ａ、１２ａの３つに分かれ、電池８本体、電池８のタブ７、制御回路基盤２およびバスバーケーブル類１３を冷却した冷却風は、アウトレット４ｂで１つにまとまり、ケース本体４外へと排出される。
【００３２】
以上説明したように、本実施形態の二次電池ユニット１は、制御回路基盤２および孔９の形成された二重底仕切板３からなる２枚の仕切り板と、電池８のタブ７を用い、冷却風を３つに分けたことで、以下の効果を得ることができる。
【００３３】
まず、本実施形態の二次電池ユニット１においては、電池８の電極端子であるタブ７に流路壁としての機能を持たせたことで専用の整流板等が不要であり、二次電池ユニット１の構成部品点数を少なくすることができる。
【００３４】
また、本実施形態の二次電池ユニット１は、二重底仕切板３に形成された複数の孔９から供給される分流１１ｂにより、電池８のタブ７に沿って流れることで下流方向に向けて温度が上昇することとなる冷却風１０ａの温度上昇を抑制することができるので、下流側に配置された電池８の冷却が不十分となることがない。
【００３５】
また、本実施形態の二次電池ユニット１は、制御回路基盤２を流路壁としても機能する大きさとしているので専用の整流板等が不要であり、二次電池ユニット１の構成部品点数を少なくすることができる。
【００３６】
なお、本実施形態の二次電池ユニット１は、電気自動車に搭載された状態について説明したが、言うまでもなく、電気自動車あるいはハイブリッド車以外の車輌、車輌以外の乗物、その他、任意の場所に設置して使用可能である。
【００３７】
また、本実施形態では、制御回路基盤２および二重底仕切板３からなる２枚の仕切り板に対して、冷却風が流れる流路が３つとなる例を示したが、仕切り板の枚数は２枚に限定されるものではなく、仕切り板の枚数ｎに対して流路の数がｎ＋１となる構成であればよい。
（第２の実施形態）
図４に本実施形態の二次電池ユニットの上面断面図を示す。
【００３８】
本実施形態の二次電池ユニット５１は、第１の実施形態で示した複数の孔９が形成された二重底仕切板３の代わりに網状部材を二重底仕切板５３として用いた構成となっている。なお、これ以外の構成および効果は基本的に第１の実施形態で説明した二次電池ユニット１と同様であるため、詳細の説明は省略する。
【００３９】
本実施形態も、第１の実施形態の二次電池ユニット１と同様に、下流側に配置された電池５８の冷却が上流側に配置された電池５８に対して不十分となることがない。また、本実施形態の場合、二重底仕切板５３として、樹脂製メッシュ、ワイヤーメッシュ、あるいはパンチングメタル等の既存の材料を用いることができるため、製作が容易となる。なお、ワイヤーメッシュ、あるいはパンチングメタルの場合、絶縁性を持たせるため、絶縁剤の塗布、絶縁性の樹脂コーティング、絶縁ゴムの焼き付け等の処理を行ったものを使用すると好適である。
【００４０】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、配列された各二次電池の本体内部から外部へと延びた導電性の伝熱部材がお互いに接合されることで主流路の壁面の一部を構成しているため、伝熱部材に冷却風を効率良く当てることが可能となり、かつこの伝熱部材間に形成された隙間を二重底仕切り板の孔から供給された冷却風が伝熱部材下方から上方へと速い速度で流れるため、二次電池を効果的に冷却することができる。これにより二次電池の温度上昇による二次電池の機能低下、機能変動を抑制でき、二次電池ユニットの機能安定化、長寿命化を図ることができる。
【００４１】
また、本発明の二次電池ユニットは、仕切り板に形成された連通部によって主流路と副流路とが連通していることで、副流路側から主流路側へと連通部を介して冷却風を導入することができるため、導入口側から排出口側へと流れるにつれ温度の上昇する主流路内の冷却風の温度上昇を抑制することができる。これにより、上流側と下流側とにおける電池冷却の不均衡を抑制することが可能となる。
【００４２】
さらに、上記効果を得ることができる本発明は、伝熱部材に冷却風を当てるための別部品を必要としない等、実現する上で比較的簡単な構造で済むため、製造も容易となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態における二次電池ユニットの模式的な側断面図である。
【図２】図１に示した二次電池ユニットの模式的な上面断面図である。
【図３】本発明の二次電池ユニットに搭載されるラミネート型電池の模式的な斜視図である。
【図４】本発明の第２の実施形態における二次電池ユニットの模式的な上面断面図である。
【符号の説明】
１、５１二次電池ユニット
２制御回路基盤
２ａ制御回路
２ｂ隙間
３、５３二重底仕切板
４ケース本体
４ａインレット
４ｂアウトレット
４ｃ底面
４ｄ側面
４ｅ上面
５ダクトアウトレット
６排気ブロワ
７タブ
７ａタブ隙間
８、５８電池
９孔
１０主流路
１０ａ、１１ａ、１２ａ冷却風
１０ｂ、１１ｂ分流
１１第１の副流路
１２第２の副流路
１３バスバーケーブル類
１４支柱
１５ダクトインレット
１６ラミネートシート[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
[0002]
[Prior art]
In general, a secondary battery unit for an electric vehicle is configured by arranging a plurality of secondary batteries (cells or modules) vertically and horizontally in a case. Conventionally, in order to cool a battery unit in such a case, for example, a cool air inlet for taking in air from a cooling fan is formed in the front of the case, and a wind is generated between battery cells or modules in the case. In general, a configuration is known in which secondary batteries are arranged such that a flow path is formed, and a wind from a cooling fan flows sideways of each secondary battery to cool each battery cell or module. (For example, see Patent Document 1).
[0003]
[Patent Document 1]
JP 2000-294302 A
[Problems to be solved by the invention]
However, in a configuration in which the cooling air sequentially cools each secondary battery from the battery located on the windward side to the battery located on the leeward side, the temperature of the cooling air flowing through the case while cooling each secondary battery is As the temperature rises toward the leeward side, not only does the cooling of the batteries located on the leeward side become insufficient, but also the cooling of the secondary batteries because the cooling air does not hit each secondary battery well In some cases, it was not enough. If the output of the cooling fan is increased to avoid this, the size of the entire apparatus may be increased.
[0005]
Therefore, an object of the present invention is to provide a secondary battery unit that can efficiently cool a secondary battery cell or module stored in a case.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, a secondary battery unit of the present invention is a secondary battery unit that houses a plurality of secondary batteries in a case in which an inlet for introducing cooling air and an outlet for discharging cooling air are formed. The respective secondary batteries are arranged, and a part of a wall surface is formed by joining conductive heat transfer members extending from the inside of the main body of the arranged secondary batteries to the outside to each other. A main flow passage communicating with the inlet and the outlet, at least one partition plate having a communicating portion formed between the main passage and a wall surface of the case, and communicating with the inlet and the outlet. And at least one sub flow path, wherein the main flow path and the sub flow path communicate with each other through the communication portion.
[0007]
The secondary battery unit of the present invention configured as described above has a structure in which the conductive heat transfer members extending from the inside of the main body of each of the arranged secondary batteries to the outside are joined to each other to form one of the wall surfaces of the main flow path. Unit. For example, when the heat transfer member is an electrode terminal of a battery, a cooling wind is applied to the electrode terminal to remove heat generated inside the battery transferred to the electrode terminal and Joule heat generated in the electrode terminal itself. However, in the case of the present invention, since a part of the wall surface of the main flow path can be formed by electrically connecting these electrode terminals, a separate component for blowing cooling air to the electrode terminals is required. And not. Further, the secondary battery unit of the present invention communicates with the inlet and the outlet, has a sub-channel formed by a partition plate having a communicating portion, and has a communicating portion formed in the partition plate. Since the main flow path and the sub flow path are in communication with each other, cooling air can be introduced from the sub flow path side to the main flow path side through the communication portion, so that the temperature increases as the cooling air flows from the introduction port side to the discharge port side. Temperature rise of the cooling air in the main flow path can be suppressed. This makes it possible to suppress imbalance in battery cooling between the upstream side and the downstream side.
[0008]
In the secondary battery unit of the present invention, the partition plate is a double-bottom partition plate that places each secondary battery on the partition plate and forms a first auxiliary flow path with the bottom surface of the case. It may be, the communicating portion of the double bottom partition plate, may be a plurality of holes formed in the double bottom partition plate, or, the double bottom partition plate, for example, a resin mesh, It may be made of a mesh member such as a wire mesh or a punched metal.
[0009]
Further, in the secondary battery unit of the present invention, the communication portion generates a shunt having a flow velocity higher than the flow velocity of the cooling air flowing through the sub flow path in a direction crossing the cooling air flowing through the main flow path, The branch streams may be joined to each other to supply the gaps formed between the heat transfer members, and to apply the split streams to the heat transfer members to cool the heat transfer members.
[0010]
Further, in the secondary battery unit of the present invention, the partition plate may be a control circuit board having a control circuit that forms a second sub-flow path between the partition plate and the upper surface of the case. The communication part of the circuit board may be a gap formed between the side surface of the case and the control circuit board.
[0011]
Further, the secondary battery unit of the present invention has a configuration in which the main flow path and each sub flow path are connected to each other and then communicated with the discharge port, and a bus bar, a cable, a fuse, a relay, or a combination thereof is provided in a region where the main flow path and the sub flow paths are connected. The components may be arranged.
[0012]
Further, in the secondary battery unit of the present invention, the heat transfer member may be an electrode terminal of the secondary battery.
[0013]
Further, the secondary battery unit of the present invention may have n + 1 cooling air flow paths, where n is the number of partition plates.
[0014]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. The battery in each embodiment refers to a battery cell or a battery module.
(1st Embodiment)
FIG. 1 is a schematic side sectional view of a secondary battery unit mounted on an electric vehicle or a hybrid vehicle according to the present embodiment, and FIG. 2A is a schematic top sectional view of the secondary battery unit. It is shown in (b). FIG. 3 is a schematic perspective view of a laminated battery mounted on the secondary battery unit of the present embodiment.
[0015]
The secondary battery unit 1 is provided in a box-shaped case main body 4 in which an inlet 4a through which cooling air is introduced from the vehicle interior and an outlet 4b through which the cooling air is discharged, with respect to a bottom surface 4c of the case main body 4. A double bottom partition plate 3 having a plurality of holes 9 arranged so as to form a double bottom, and a control circuit board 2 supported by a support 14 provided on the double bottom partition plate 3 are provided. A plurality of batteries (cells or modules) 8 are arranged in a line on the double bottom partition plate 3 and can be stored. In the vicinity of the outlet 4b in the case body 4, busbar cables 13 including a busbar, a cable, a fuse, a relay and the like are arranged.
[0016]
The inlet 4 a of the case body 4 is connected to the duct inlet 15 and communicates with the interior of the electric vehicle via the duct inlet 15. On the other hand, the outlet 4 b is connected to the duct outlet 5, and communicates with a place where the cooling air exhausted from the exhaust blower 6 is at least constantly at a low pressure and has a low pulsating pressure, for example, a part communicating with the outside of the vehicle or a trunk room part. are doing.
[0017]
An exhaust blower 6 for exhausting cooling air is connected to the duct outlet 5. By suction of the exhaust blower 6, the cooling air is introduced into the case body 4 from the vehicle interior and discharged to the trunk or the outside.
[0018]
The battery 8 has a laminated electrode including a positive electrode-side active electrode and a negative electrode-side active electrode therein, and a metal such as aluminum so that the tab 7, which is an electrode terminal electrically connected to the laminated electrode, extends. It has a structure sealed by a laminate sheet 16 formed by laminating a film and a heat-fusible resin film. The tabs 7 extending from both sides of each battery 8 arranged in a row on the double bottom partition plate 3 are electrically connected to the tabs 7 of another adjacent battery 8. The tabs 7 are sequentially connected to form a wall, so that a part of the main flow path 10 for flowing the cooling air 10a is formed between the tabs 7 and the left and right side surfaces 4d. Further, by connecting the tabs 7, the cooling air can flow between the tabs 7 in the vertical direction of the case body 4, that is, from the double bottom partition plate 3 side to the control circuit board 2 side. A possible tab gap 7a is formed. The main flow path 10 in the present embodiment refers to the double bottom partition plate 3 and the control circuit board 2 including a region between the wall surface formed by the joined tabs 7 and the right and left side surfaces 4 d of the case body 4. And a flow path through which the cooling air 10a for directly cooling the main body of each battery 8 and the tab 7 flows. Also, in FIG. 1, the batteries 8 are shown as being arranged such that the battery body portions are in close contact with each other, but gaps are formed between the batteries so that cooling air flows.
[0019]
The double bottom partition plate 3 is provided so as to form a double bottom with a gap between the double bottom partition plate 3c and the bottom plate 4c, thereby forming a first sub flow path 11 through which the cooling air 11a flows. Further, as described above, since the plurality of holes 9 are formed in the double bottom partition plate 3, a part of the cooling air 11a is caused to flow into the tub gap 7a as the branch flow 11b. Can be combined with the cooling air 10a flowing through.
[0020]
The size of the plurality of holes 9 formed in the double bottom partition plate 3 is, for example, a width a = L / 5 and a length b = 1.2 t to the length L and the thickness t of the battery 8. By setting the flow rate to about 2.8t, it is possible to generate the branch flow 11b with an increased flow velocity. The shape of the hole 9 is shown in FIG. 2 (a) as an example of a rectangular shape with a corner R processed, but is not limited to this, and is a circular shape with a diameter of about 0.5t. It may be, or may be an elliptical shape or the like. In addition, the opening areas of the plurality of holes 9 need not be all the same, and may differ depending on where they are formed. For example, the opening area of the hole 9 may gradually increase in the longitudinal direction of the case body 4, that is, toward the downstream side of the cooling air 12a, or vice versa. Alternatively, the opening area of the hole 9 may be different in the width direction of the case body 4.
[0021]
Further, in the present embodiment, the plurality of holes 9 are formed in a matrix on the double bottom partition plate 3 as shown in FIG. 2A, but the present invention is not limited to this. What is arranged may be sufficient. That is, the shape and arrangement of the holes 9 formed in the double bottom partition plate 3, as well as the cross-sectional shape of the opening, the number of openings, and the like can be appropriately selected according to the heat generation amount of the battery 8, the number of the batteries 8 arranged, and the like.
[0022]
The control circuit board 2 is provided with a gap between the control circuit board 2 and the upper surface 4e of the case body 4 to form a second sub-flow path 12 for flowing cooling air between the control circuit board 2 and the upper surface 4e. . As shown in FIG. 2 (b), the control circuit board 2 is capable of forming the second sub flow path 12, that is, the cooling air 12a is applied to the control circuit board 2 from the inlet 4a side to the outlet 4b side. In order for the flow to flow along, even if the area occupied by the control circuit 2a on the control circuit board 2 is small, the length of the board from the inlet 4a side to the outlet 4b side is increased, so that the second The shape is such that the sub flow path 12 is formed. Further, since the width of the control circuit board 2 is smaller than the distance between the side faces 4d of the case main body 4, a gap 2b is formed between the control circuit board 2 and the side face 4d. Accordingly, as described later, the lower surface of the control circuit board 2 includes the case where the branch 10b of the cooling air 10a flowing through the main passage 10 or the branch 11b of the cooling air 11a flowing through the first sub-flow passage 11 are combined. From the side to the upper surface side to be able to merge with the cooling air 12a of the second sub flow path 12. In addition, the control circuit board 2 joins the branch 10b and the branch 11b to the cooling air 12a, so that the main flow path 10 and the second sub-flow path 12 are provided in an area of the control circuit board 2 where the control circuit 2a is not provided. May be formed in a structure in which a hole is formed to allow the holes to communicate with each other.
[0023]
As described above, in the secondary battery unit 1 of the present embodiment, the double bottom partition plate 3 including the area between the wall-shaped tab 7 and the side surface 4d of the case main body 4 is roughly divided. A main flow path 10 which is a region sandwiched between the control circuit board 2 and the first sub flow path 11 between the double bottom partition plate 3 and the bottom surface 4c of the case body 4; Three flow paths of the second sub flow path 12 are formed between the first sub flow path 12 and the upper surface 4 e of the case body 4.
[0024]
Next, the flow of the cooling air in the secondary battery unit 1 will be described. In the following description, the branch flow 11b refers to the flow of the cooling wind 11a that flows through the first sub-flow path 11 and is branched by the holes 9 formed in the double bottom partition plate 3, and the branch flow 10a The term “to” refers to the flow of the cooling air mainly flowing toward the control circuit board 2 and the second sub-flow path 12 among the cooling air 10 a flowing through the main flow path 10.
[0025]
First, by being sucked in by the exhaust blower 6, the air in the passenger compartment flows as cooling air from the duct inlet 15 communicating with the passenger compartment of the electric vehicle into the inlet 4a.
[0026]
Next, the cooling air flowing into the inlet 4a is cooled by the cooling air 10a flowing through the main flow path 10 formed between the tab 7 and the left and right side surfaces 4d of the case body 4 on the inlet 4a side, and a double bottom partition plate. 3 and a cooling air flow 12a flowing through the second sub flow path 12 formed by the control circuit board 2 and a cooling air flow 11a flowing through the first sub flow path 11 formed by the control circuit board 2. That is, in the secondary battery unit 1 of the present embodiment, three flow paths are formed for two partition plates including the double bottom partition plate 3 and the control circuit board 2.
[0027]
Hereinafter, the cooling air 11a, the cooling air 10a, the cooling air 12a, and the flow on the lower side of the secondary battery unit 1 will be sequentially described.
[0028]
The cooling air 11a flowing through the first sub flow path 11 flows through the first sub flow path 11, passes through the holes 9 formed in the double bottom partition plate 3, and passes through the gaps between the batteries 8 and the tab gaps 7a. The bus bar cables 13 disposed in the outlet 4b are cooled while being branched into a branch 11b which flows into the outlet 4b or merges with the cooling air 10a, and is discharged from the outlet 4b. The shunt 11b flowing upward through the gap between the batteries 8 and the tab gap 7a flows while contacting the main body of the battery 8 and the tab 7, and is generated inside the battery 8 and transferred to the surface of the battery 8. Then, the heat flows upward while removing the heat transferred to the tub 7 and merges with the cooling air 12a. The temperature of the branch stream 11b flowing upward through the tab gap 7a rises upward, but since the cooling air 10a flows outside the tab 7, that is, in the main flow path 10, the temperature rise is suppressed, and the efficiency increases. The battery 8 can be cooled in an efficient manner. Further, the flow rate of the branch stream 11b is increased by narrowing the flow at the hole 9, so that the heat removal efficiency is also improved.
[0029]
The cooling air 10a flowing through the main flow path 10 flows from the inlet 4a to the outlet 4b while cooling the outer surface of the tub 7. Since the cooling air 10a removes heat sequentially from the upstream side, its temperature increases as it goes downstream. However, the temperature does not increase because it is not in contact with a heating element such as a battery. The flow 11b of the cooling air 11a flowing through the sub-flow path 11 flows through the hole 9 of the double bottom partition plate 3, thereby suppressing a temperature rise on the downstream side. Thereby, the battery 8 arranged on the downstream side can be cooled to the same degree as that on the upstream side. The cooling air 10a flowing through the main flow path 10 also cools the bus bar cables 13 and is discharged from the outlet 4b.
[0030]
The cooling air 12a flowing through the second sub flow path 12 flows downstream while cooling the upper surface side of the control circuit board 2. The lower surface of the control circuit board 2 is cooled by the branch 10b of the main stream 10a and the branch 11b of the cooling air 11a. These branch flows 10b and 11b flow from the gap 2b formed between the control circuit board 2 and the case main body 4 toward the upper surface side of the control circuit board 2 and merge with the cooling air 12a of the second sub flow path 12. I do. The cooling air 12a where the branch streams 10b and 11b have joined cools the bus bar cables 13 and is discharged from the outlet 4b.
[0031]
As described above, the cooling air 10a, 11a, and 12a are formed by the two partition plates including the control circuit board 2 and the double bottom partition plate 3 and the wall formed by the tabs 7 of the plurality of batteries 8 arranged in a row. The cooling air that has cooled the main body of the battery 8, the tab 7 of the battery 8, the control circuit board 2, and the bus bar cables 13 is united by the outlet 4 b and discharged outside the case main body 4.
[0032]
As described above, the secondary battery unit 1 of the present embodiment uses the control circuit board 2 and the two partition plates including the double bottom partition plate 3 in which the hole 9 is formed, and the tab 7 of the battery 8. By dividing the cooling air into three, the following effects can be obtained.
[0033]
First, in the secondary battery unit 1 of the present embodiment, the tab 7 serving as an electrode terminal of the battery 8 has a function as a flow path wall. 1 can reduce the number of components.
[0034]
In addition, the secondary battery unit 1 of the present embodiment flows downstream along the tab 7 of the battery 8 by the branch current 11b supplied from the plurality of holes 9 formed in the double bottom partition plate 3. Therefore, it is possible to suppress the temperature rise of the cooling air 10a, which causes the temperature to rise, so that the cooling of the battery 8 disposed on the downstream side does not become insufficient.
[0035]
In addition, the secondary battery unit 1 of the present embodiment does not require a dedicated rectifying plate or the like because the control circuit board 2 has a size that also functions as a flow path wall, and the number of components of the secondary battery unit 1 is reduced. Can be reduced.
[0036]
Note that the secondary battery unit 1 of the present embodiment has been described as being mounted on an electric vehicle, but it is needless to say that the secondary battery unit 1 is installed in a vehicle other than an electric vehicle or a hybrid vehicle, a vehicle other than a vehicle, or any other location. Can be used.
[0037]
Further, in the present embodiment, an example has been described in which the number of flow paths through which the cooling air flows is three for two partition plates including the control circuit board 2 and the double bottom partition plate 3, but the number of partition plates is The configuration is not limited to two, and any configuration may be used as long as the number of channels is n + 1 with respect to the number n of partition plates.
(Second embodiment)
FIG. 4 shows a top cross-sectional view of the secondary battery unit of the present embodiment.
[0038]
The secondary battery unit 51 of the present embodiment has a configuration in which a mesh member is used as the double bottom partition plate 53 instead of the double bottom partition plate 3 in which the plurality of holes 9 are formed as shown in the first embodiment. Has become. Note that other configurations and effects are basically the same as those of the secondary battery unit 1 described in the first embodiment, and a detailed description thereof will be omitted.
[0039]
In this embodiment, similarly to the secondary battery unit 1 of the first embodiment, the cooling of the battery 58 arranged on the downstream side is not insufficient for the battery 58 arranged on the upstream side. Further, in the case of the present embodiment, as the double bottom partition plate 53, an existing material such as a resin mesh, a wire mesh, or a punched metal can be used, so that the production is facilitated. In the case of a wire mesh or a punched metal, it is preferable to use a material which has been subjected to a treatment such as application of an insulating agent, coating of an insulating resin, or baking of an insulating rubber in order to impart insulation.
[0040]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, a part of the wall surface of the main flow path is formed by joining the conductive heat transfer members extending from the inside of the main body of each of the arranged secondary batteries to the outside to each other. As a result, the cooling air can be efficiently applied to the heat transfer member, and the gap formed between the heat transfer members is cooled by the cooling air supplied from the hole of the double bottom partition plate. Since it flows upward at a high speed, the secondary battery can be cooled effectively. As a result, it is possible to suppress a decrease in function and a change in function of the secondary battery due to a rise in the temperature of the secondary battery, and to stabilize the function of the secondary battery unit and extend the life thereof.
[0041]
Further, in the secondary battery unit of the present invention, since the main flow passage and the sub flow passage are communicated by the communication portion formed in the partition plate, the cooling air flows from the sub flow passage to the main flow passage through the communication portion. Therefore, it is possible to suppress an increase in the temperature of the cooling air in the main flow path, which increases in temperature as it flows from the introduction port side to the discharge port side. This makes it possible to suppress imbalance in battery cooling between the upstream side and the downstream side.
[0042]
Furthermore, the present invention that can achieve the above-mentioned effects requires a relatively simple structure for realization, such as not requiring a separate component for blowing cooling air to the heat transfer member, and therefore, the manufacturing is also facilitated.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic side sectional view of a secondary battery unit according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a schematic top sectional view of the secondary battery unit shown in FIG.
FIG. 3 is a schematic perspective view of a laminated battery mounted on the secondary battery unit of the present invention.
FIG. 4 is a schematic top sectional view of a secondary battery unit according to a second embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
1, 51 rechargeable battery unit 2 control circuit board 2a control circuit 2b gap 3, 53 double bottom partition plate 4 case body 4a inlet 4b outlet 4c bottom 4d side 4e top 5 duct outlet 6 exhaust blower 7 tab 7a tab gap 8, 58 Battery 9 Hole 10 Main flow path 10a, 11a, 12a Cooling air 10b, 11b Dividing flow 11 First sub flow path 12 Second sub flow path 13 Busbar cables 14 Strut 15 Duct inlet 16 Laminate sheet

Claims

冷却風を導入する導入口および冷却風を排出する排出口が形成されたケース内に複数の二次電池を収納する二次電池ユニットにおいて、
前記各二次電池が配列され、かつ、配列された前記各二次電池の本体内部から外部へと延びた導電性の伝熱部材が互いに接合されることで壁面の一部が形成された、前記導入口および前記排出口に連通している主流路と、
連通部が形成された少なくとも１枚の仕切り板と前記ケースの壁面との間に形成され、前記導入口および前記排出口に連通した、少なくとも１つの副流路とを有し、前記主流路と前記副流路とが前記連通部によって連通していることを特徴とする二次電池ユニット。In a secondary battery unit that houses a plurality of secondary batteries in a case in which an inlet for introducing cooling air and an outlet for discharging cooling air are formed,
Each of the secondary batteries is arranged, and a part of a wall surface is formed by joining the conductive heat transfer members extending from the inside of the main body of each of the arranged secondary batteries to the outside, A main flow passage communicating with the inlet and the outlet,
The main flow path includes at least one sub flow path formed between at least one partition plate formed with a communication portion and a wall surface of the case, and communicates with the introduction port and the discharge port. A secondary battery unit, wherein the secondary flow path is communicated with the sub flow path by the communication section.

前記仕切り板は、前記仕切り板上に前記各二次電池を載置し、前記ケースの底面との間に第１の副流路を形成する二重底仕切り板である、請求項１に記載の二次電池ユニット。The said partition plate is a double bottom partition plate which mounts each said secondary battery on the said partition plate, and forms a 1st sub-flow path with the bottom face of the said case, The said bottom plate. Rechargeable battery unit.

前記二重底仕切り板の連通部は、二重底仕切り板に形成された複数の孔である、請求項２に記載の二次電池ユニット。The secondary battery unit according to claim 2, wherein the communicating portion of the double bottom partition plate is a plurality of holes formed in the double bottom partition plate.

前記二重底仕切り板が網状の部材からなる、請求項２に記載の二次電池ユニット。The secondary battery unit according to claim 2, wherein the double bottom partition plate is formed of a mesh member.

前記連通部が、前記副流路を流れる冷却風の流速よりも流速の高められた分流を、前記主流路を流れる冷却風に対して交差する方向に発生させ、前記分流を、前記互いに接合されることで前記各伝熱部材の間に形成された隙間へと供給するとともに前記各伝熱部材に当てることで前記伝熱部材を冷却する、請求項１から４のいずれか１項に記載の二次電池ユニット。The communicating portion generates a shunt having a flow velocity higher than the flow velocity of the cooling air flowing through the sub flow path in a direction intersecting with the cooling air flowing through the main flow path, and the shunts are joined to each other. The heat transfer member according to any one of claims 1 to 4, wherein the heat transfer member is cooled by supplying the heat transfer member to a gap formed between the heat transfer members and applying the heat transfer member to the heat transfer member. Secondary battery unit.

前記仕切り板が、前記ケースの上面との間に第２の副流路を形成する、制御回路を備えた制御回路基盤である、請求項１から５のいずれか１項に記載の二次電池ユニット。The secondary battery according to any one of claims 1 to 5, wherein the partition plate is a control circuit board including a control circuit that forms a second sub-flow path between the partition plate and the upper surface of the case. unit.

前記制御回路基盤の連通部は、前記ケースの側面と前記制御回路基盤との間に形成された隙間である、請求項６に記載の二次電池ユニット。The secondary battery unit according to claim 6, wherein the communication portion of the control circuit board is a gap formed between a side surface of the case and the control circuit board.

前記主流路と前記各副流路とは合流してから前記排出口に連通し、前記合流する領域に、バスバー、ケーブル、ヒューズ、リレー、または、これらを組み合わせた構成部品が配置されている、請求項１から７のいずれか１項に記載の二次電池ユニット。The main flow path and each of the sub flow paths are connected to the discharge port after merging, and in the area where the merging is performed, a bus bar, a cable, a fuse, a relay, or a component combining these is arranged. The secondary battery unit according to claim 1.

前記伝熱部材は、前記二次電池の電極端子である、請求項１から８のいずれか１項に記載の二次電池ユニット。The secondary battery unit according to any one of claims 1 to 8, wherein the heat transfer member is an electrode terminal of the secondary battery.

前記仕切り板の枚数をｎとしたとき、ｎ＋１個の、冷却風の流路を有する、請求項１から９のいずれか１項に記載の二次電池ユニット。The secondary battery unit according to any one of claims 1 to 9, further comprising (n + 1) cooling air passages, where n is the number of the partition plates.