JP2014160571A

JP2014160571A - 電池モジュール

Info

Publication number: JP2014160571A
Application number: JP2013030513A
Authority: JP
Inventors: Tamaki Koide; 珠貴小出
Original assignee: Captex Co Ltd
Current assignee: Captex Co Ltd
Priority date: 2013-02-20
Filing date: 2013-02-20
Publication date: 2014-09-04
Anticipated expiration: 2033-02-20
Also published as: JP6085784B2

Abstract

【課題】冷却性を確保しながら、構造をシンプルにすることができる電池モジュールを提供すること。
【解決手段】電池モジュール１は、複数の蓄電池１１と、下方ケース２と、下方ケース２に上方から被さって電池収容空間１０１を形成する上方ケース３と、上方ケース３の上面に配置された回路基板５と、上方ケース３との間に基板収容空間１０２を形成するカバー４と、を備えている。上方ケース３の上面には、電池収容空間１０１と基板収容空間１０２とを連通する連通口３４が形成されている。電池モジュール１は、加熱された電池収容空間１０１の空気が、連通口３４を経由して基板収容空間１０２に流れ込む際に、下方ケース２と上方ケース３との間の隙間６１から電池収容空間１０１に空気が流れ込むと共に、基板収容空間１０２の空気が上方ケース３とカバー４との間の隙間６２から外部へ排気されるよう構成されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、複数の蓄電池を有する電池モジュールに関する。

近年、電気自動車等のモータ駆動用電源や家庭用の非常電源等の種々の用途において、複数の蓄電池をケースに内包した電池モジュールが用いられている。電池モジュールは、充放電時に発熱する複数の蓄電池を冷却する冷却構造を備えている。
冷却構造を備えた電池モジュールとしては、例えば、特許文献１に示されたように、冷却ファンによってケース内の空気を強制的に対流させるものがある。

特開２０１０−１７３５３６号公報

しかしながら、特許文献１の電池モジュールには、以下の課題がある。
この電池モジュールにおいては、蓄電池を冷却するために冷却ファンを配置するスペースが必要となり、冷却ファンを駆動させるための電力も必要となる。また、電池モジュールに、冷却ファンへ電力を供給するための電気配線などを設ける必要もある。そのため、特許文献１の電池モジュールは、その構造が複雑になってしまう。

本発明は、かかる背景に鑑みてなされたものであり、蓄電池の冷却性能を確保しながら、構造をシンプルにすることができる電池モジュールを提供しようとするものである。

本発明の一態様は、複数の蓄電池と、
該複数の蓄電池が配置される下方ケースと、
該下方ケースに上方から被さって、該下方ケースとの間に上記複数の蓄電池を収容する電池収容空間を形成する上方ケースと、
該上方ケースの上面に配置された回路基板と、
上記上方ケースとの間に、上記回路基板を収容する基板収容空間を形成するカバーと、を備えており、
上記上方ケースの上面には、上記電池収容空間と上記基板収容空間とを連通する連通口が形成されており、
上記複数の蓄電池によって加熱された上記電池収容空間の空気が、上記連通口を経由して上記基板収容空間に流れ込む際に、上記下方ケースと上記上方ケースとの間の隙間から上記電池収容空間に空気が流れ込むと共に、上記基板収容空間の空気が上記上方ケースと上記カバーとの間の隙間から外部へ排気されるよう構成されていることを特徴とする電池モジュールにある（請求項１）。

上記電池モジュールにおいては、上記上方ケースに上記連通口を形成し、この連通口によって、上記電池収容空間と上記基板収容空間とを連通させるといった簡単な工夫により、上記複数の蓄電池の冷却性能を確保している。
上記電池モジュールにおいて、充放電を行った際に、上記複数の蓄電池が発熱し、該蓄電池の周囲の空気が加熱される。加熱された空気は、上記電池収容空間における上方へと移動し、上記連通口を経由して、上記基板収容空間へと流れ込む。これと並行して、上記電池収容空間には、上記基板収容空間へと流れ出た空気を補うように、上記上方ケースと上記下方ケースとの間の隙間から、外部の加熱されていない空気が流れ込む。

そして、上記電池収容空間から加熱された空気が流れ込むことによって、上記基板収容空間内の空気は、上記上方ケースと上記カバーとの間の隙間から外部へと押し出される。
また、このときには、上記回路基板によって加熱された空気も、上方ケースとカバーとの間の隙間から外部へと押し出される。

このように、上記電池収容空間及び上記基板収容空間の２つの空間を上記連通口で繋ぎ、加熱された空気が上記電池収容空間から上記基板収容空間へと移動できる状態を形成することにより、上記電池収容空間には、外側から内側へと空気を引き込む流れを形成し、上記基板収容空間には、内側から外側へと空気を押し出す流れを形成することができる。これにより、上記複数の蓄電池によって加熱された上記電池収容空間内の空気を外部の加熱されていない空気に効率よく入れ替えることができ、上記複数の蓄電池の冷却性能を確保することができる。

また、上記電池モジュールは、上記のごとく、温度差によって生じる空気の対流を利用して、上記複数の蓄電池を冷却可能に構成されている。そのため、従来、電池モジュールに設けられていた冷却ファンを用いる必要がなく、上記電池モジュールの構造をシンプルにすることができる。

以上のごとく、上記電池モジュールによれば、冷却性を確保しながら、構造をシンプルにすることができる。

実施例１における、電池モジュールの断面図（図２のＡ−Ａ矢視断面図）。図１のＢ−Ｂ矢視断面図。図２のＣ―Ｃ矢視断面図。実施例１における、電池モジュールの構成を示す説明図。実施例１における、電池モジュールの外観図。

上記電池モジュールにおいて、上記下方ケースの外縁部の全周には、上方に起立する下方側壁部が形成されており、上記上方ケースの外縁部の全周には、上記下方側壁部に対する外側に被さるよう、下方に垂下する上方側壁部が形成されており、上記下方ケースと上記上方ケースとの間の隙間は、上記下方側壁部と上記上方側壁部との間に形成されていてもよい（請求項２）。この場合には、上記下方ケースと上記上方ケースとの間の隙間から、上記電池収容空間へ、水分などが浸入することを容易に防止できる。

また、上記上方ケースの上面であって上記カバーに対する内側の位置には、上記上方ケースと上記カバーとの間の隙間から上記基板収容空間に水が浸入することを防止する外側浸入防止壁が形成されていてもよい（請求項３）。この場合には、上記基板収容空間に配置された上記回路基板に水が付着することを容易に防止できる。

また、上記上方ケースの上面であって上記連通口の周囲には、該連通口に水が浸入することを防止する内側浸入防止壁が形成されていてもよい（請求項４）。この場合には、上記連通口から上記電池収容空間に水が浸入することを容易に防止できる。

上記電池モジュールにかかる実施例について、図１〜図５を参照して説明する。
図１、図４及び図に示すごとく、電池モジュール１は、２４個の蓄電池１１と、この蓄電池１１が配置される下方ケース２と、下方ケース２に上方から被さって、下方ケース２との間に２４個の蓄電池１１を収容する電池収容空間１０１を形成する上方ケース３と、を備えている。また、電池モジュール１は、上方ケース３の上面に配置された回路基板５と、上方ケース３との間に、回路基板５を収容する基板収容空間１０２を形成するカバー４と、を備えている。

図１及び図４に示すごとく、上方ケース３の上面には、電池収容空間１０１と基板収容空間１０２とを連通する連通口３４が形成されている。電池モジュール１は、蓄電池１１によって加熱された電池収容空間１０１の空気が、連通口３４を経由して基板収容空間１０２に流れ込む際に、下方ケース２と上方ケース３との間の隙間６１から電池収容空間１０１に空気が流れ込むと共に、基板収容空間１０２の空気が上方ケース３とカバー４との間の隙間６２から外部へ排気されるよう構成されている。

以下、さらに詳細に説明する。
図１〜図４に示すごとく、電池モジュール１は、上述のごとく、２４個の蓄電池１１と、電池収容空間１０１を形成し蓄電池１１を収容する上方ケース３及び下方ケース２と、上方ケース３の上面に配置された回路基板５と、上方ケース３との間に基板収容空間１０２を形成するカバー４とを有している。尚、本例において、下方ケース２、上方ケース３及びカバー４は、熱伝導性樹脂によって形成されている。したがって、電池モジュール１蓄電池１１が発した熱の一部は、下方ケース２、上方ケース３及びカバー４を伝達して、外気へと放熱される。

本例において、２４個の蓄電池１１は、図示しない電池ホルダーによって一体に固定された円筒電池からなり、その軸方向と直交する横方向と、軸方向及び横方向の両方と直交する縦方向に並べて配置されている。図４に示すごとく、蓄電池１１は、横方向においては、隣り合う電極の方向が同一となるように３列並べられており、縦方向においては、隣り合う蓄電池１１における電極の方向が反対となるように８列並べられている。各蓄電池１１は、横方向に並ぶ蓄電池１１同士は並列接続、縦方向に並ぶ蓄電池１１同士は直列接続となるように、軸方向両側にそれぞれ配された接続タブ１３によって電気的に接続されている。また、縦方向両端に配された接続タブ１３は、図示しない出力端子とそれぞれ接続されている。

尚、本例においては、蓄電池１１に円筒電池を用いたが、これに限られるものではなく、ラミネートセル型電池など種々の形状の蓄電池１１を用いることができる。また、蓄電池１１は、マンガン系やニッケル系等の各種リチウムイオン電池、鉛畜電池等、種々の二次電池を用いることができる。

図１〜図３に示すごとく、蓄電池１１が配される下方ケース２は、上方から見て略矩形状をなす下方底部２２と、下方底部２２の外縁部の全周から上方に起立する下方側壁部２１とを備えており、下方側壁部２１の上端は開口している下方ケース２は、長手方向と直交して配された下方側壁部２１に形成された一対の下方フランジ２１１を有している。下方ケース２の内側には、電池ホルダーと嵌合可能な電池固定構造（図示略）を備えている。

図１〜図３に示すごとく、下方ケース２に上方から被さって配される上方ケース３は、上方から見て下方底部２２よりも外形が大きい上方天井面３２と、上方天井面３２の外縁部の全周から垂下する上方側壁部３１とを備えている。上方ケース３は、長手方向と直交して配された上方側壁部３１に形成された一対の上方フランジ３１１を有しており、この上方フランジ３１１と下方ケース２の下方フランジ２１１とを、図示しないボルトによって締結することで固定されている。

図１〜図３に示すごとく、上方側壁部３１は、下方側壁部２１との間に隙間６１を形成するよう、下方側壁部２１の外側に被さるように形成されており、上方側壁部３１の下端部は、下方側壁部２１の上端部よりも下方にある。そのため、下方ケース２と上方ケース３との間の隙間６１から、電池収容空間１０１へ、水分などが浸入することを容易に防止できる。

また、図４及び図5に示すごとく、上方ケース３において、長手方向と平行に配された上方側壁部３１の外側面及び内側面には、上下方向に沿って、凹凸形状３１２が形成されている。上方側壁部３１の内側面に凹凸形状３１２を形成することにより、上方側壁部３１と下方側壁部２１との間の隙間６１を部分的に拡大し、空気を効率よく流通させることができる。
また、上方側壁部３１における表面積を拡大し、上方ケース３の放熱性を向上すると共に、上方側壁部３１の剛性を向上することができる。

図１に示すごとく、上方ケース３と下方ケース２との間には、両者によって周囲の全周を囲まれ、２４個の電池を収容する電池収容空間１０１が形成されている。

図１及び図２に示すごとく、上方ケース３の上面には、基板収容空間１０２に水が浸入することを防止する外側浸入防止壁３３と、回路基板５を締結固定する基板固定部３６と、電池収容空間１０１と基板収容空間１０２とを連通する連通口３４とが形成されている。
外側浸入防止壁３３は、上方ケース３の上面における外縁部よりも内側の位置において、外縁部の全周に沿って起立している。

図１及び図２に示すごとく、基板固定部３６は、外側浸入防止壁３３の内側に形成されており、ボルトを螺号可能なネジ穴が形成された２つのボス３６１と、回路基板５の固定用穴（図示略）と嵌合する嵌合部３６２からなる。回路基板５は、２つのボス３６１へのボルト締結と、嵌合部３６２を用いた嵌合とによって固定されている。
基板固定部３６に固定された回路基板５には、電池モジュール１の状態を監視するための種々の回路や、外部負荷と接続するためのコネクタ等を設けてある。

図１及び図２に示すごとく連通口３４は、外側浸入防止壁３３の内側に、上方ケース３の長手方向両端側にそれぞれ１つずつ、合計２個形成されている。連通口３４は、上方から見て矩形形状をなしており、連通口３４の周囲には、連通口３４に水が浸入することを防止する内側浸入防止壁３５が形成されている。
内側浸入防止壁３５は、各連通口３４の外側において、連通口３４の全周を囲むように上方に起立している。そのため、連通口３４から電池収容空間１０１に水が浸入することを容易に防止できる。

図１及び図２に示すごとく、上方ケース３との間に基板収容空間１０２を形成するカバー４は、上方から見て略矩形状をなすカバー天井面４１と、カバー天井面４１の外縁部の全周から垂下するカバー側壁部４２とを有している。
カバー側壁部４２は、外側浸入防止壁３３に対する外側に被さるよう形成されており、カバー４と上方ケース３との間の隙間６２は、外側侵入防止壁３３及び上方天井面３２とカバー側壁部４２との間に形成されている。そのため、隙間６２から基板収容空間１０２への水の浸入を防止し、基板収容空間１０２に配置された回路基板５に水が付着することを容易に防止できる。

次に、本例の作用効果について説明する。
電池モジュール１においては、上方ケース３に連通口３４を形成し、この連通口３４によって、電池収容空間１０１と基板収容空間１０２とを連通させるといった簡単な工夫により、内蔵する蓄電池１１の冷却性能を確保している。
電池モジュール１において、充放電を行った際に、内蔵する蓄電池１１が発熱し、該蓄電池１１の周囲の空気が加熱される。加熱された空気は、電池収容空間１０１における上方へと移動し、連通口３４を経由して、基板収容空間１０２へと流れ込む。これと並行して、電池収容空間１０１には、基板収容空間１０２へと流れ出た空気を補うように、上方ケース３と下方ケース２との間の隙間６１から、外部の加熱されていない空気が流れ込む。

そして、電池収容空間１０１から基板収容空間１０２へ加熱された空気が流れ込むことによって、基板収容空間１０２内の空気は、上方ケース３とカバー４との間の隙間６２から外部へと押し出される。
また、このときには、回路基板５によって加熱された空気も、上方ケース３とカバー４との間の隙間６２から外部へと押し出される。

このように、電池収容空間１０１及び基板収容空間１０２の２つの空間を連通口３４で繋ぎ、加熱された空気が電池収容空間１０１から基板収容空間１０２へと移動できる状態を形成することにより、電池収容空間１０１には、外側から内側へと空気を引き込む流れを形成し、基板収容空間１０２には、内側から外側へと空気を押し出す流れを形成することができる。これにより、内蔵する蓄電池１１によって加熱された電池収容空間１０１内の空気を外部の加熱されていない空気に効率よく入れ替えることができ、複数の蓄電池１１の冷却性能を確保することができる。

また、電池モジュール１は、上記のごとく、温度差によって生じる空気の対流を利用して、複数の蓄電池１１を冷却可能に構成されている。そのため、従来、電池モジュール１に設けられていた冷却ファンを用いる必要がなく、電池モジュール１の構造をシンプルにすることができる。

以上のごとく、電池モジュール１によれば、冷却性を確保しながら、構造をシンプルにすることができる。

１電池モジュール
１０１電池収容空間
１０２基板収容空間
１１蓄電池
２下方ケース
２１下方側壁部
３上方ケース
３１上方側壁部
３４連通口
４カバー
４２カバー側壁部
５回路基板
６１、６２隙間

Claims

複数の蓄電池と、
該複数の蓄電池が配置される下方ケースと、
該下方ケースに上方から被さって、該下方ケースとの間に上記複数の蓄電池を収容する電池収容空間を形成する上方ケースと、
該上方ケースの上面に配置された回路基板と、
上記上方ケースとの間に、上記回路基板を収容する基板収容空間を形成するカバーと、を備えており、
上記上方ケースの上面には、上記電池収容空間と上記基板収容空間とを連通する連通口が形成されており、
上記複数の蓄電池によって加熱された上記電池収容空間の空気が、上記連通口を経由して上記基板収容空間に流れ込む際に、上記下方ケースと上記上方ケースとの間の隙間から上記電池収容空間に空気が流れ込むと共に、上記基板収容空間の空気が上記上方ケースと上記カバーとの間の隙間から外部へ排気されるよう構成されていることを特徴とする電池モジュール。
請求項１に記載の電池モジュールにおいて、上記下方ケースの外縁部の全周には、上方に起立する下方側壁部が形成されており、
上記上方ケースの外縁部の全周には、上記下方側壁部に対する外側に被さるよう、下方に垂下する上方側壁部が形成されており、
上記下方ケースと上記上方ケースとの間の隙間は、上記下方側壁部と上記上方側壁部との間に形成されていることを特徴とする電池モジュール。
請求項１又は２に記載の電池モジュールにおいて、上記上方ケースの上面であって上記カバーに対する内側の位置には、上記上方ケースと上記カバーとの間の隙間から上記基板収容空間に水が浸入することを防止する外側浸入防止壁が形成されていることを特徴とする電池モジュール。
請求項１〜３のいずれか一項に記載の電池モジュールにおいて、上記上方ケースの上面であって上記連通口の周囲には、該連通口に水が浸入することを防止する内側浸入防止壁が形成されていることを特徴とする電池モジュール。