JP2019153543A - 電池モジュール及び組電池 - Google Patents
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Abstract
Description
力、大容量であることが要求される。しかし、電池セル1個の出力は限られているため、
高出力、大容量という要求を満たすために複数の電池セルを収容した電池モジュールをさ
らに組み合わせた組電池が必要となる。
しい。よって、本発明が解決しようとする課題は、効率的に放熱できる電池モジュール及
び組電池を提供することにある。
、その外周面のうち第一の側面に形成された第一の固定部材接続部と、前記外周面のうち
前記第一の側面に対向する第二の側面に形成された第二の固定部材接続部と、を有する複
数の筐体と、前記筺体内に収容された電池セルと、前記第一の固定部材接続部に接続され
た第一の固定部材と、前記第二の固定部材接続部に接続された第二の固定部材と、前記第
一の固定部材と前記第二の固定部材に接続され、前記第一の側面と前記第二の側面に挟ま
れた側面同士が対向するように複数の前記筐体が載置されたプレートと、前記プレートの
前記筐体が載置された面の裏面に形成され、前記筐体が載置された方向における前記プレ
ートの一端面に始端と終端を有する溝と、前記溝にはめ込まれた管と、を備え、前記溝の
開口部から前記溝の底までの深さの中間部よりも前記底側において、前記開口部の幅より
も大きな幅が形成されている。
方向が規定されている。X方向は、電池モジュール1の短手方向に沿い、電池セル5の幅
方向である。Y方向は、電池モジュール1の長手方向に沿い、電池セル5の厚さ方向に沿
っている。Z方向は、電池モジュール1の高さ方向および電池セル5の高さ方向に沿って
いる。X方向、Y方向、およびZ方向は、互いに直交している。
から描いた一部分解斜視図である。
する筐体10と、筐体10を固定する第一の固定部材60と、第二の固定部材61とから
なる。筐体10は、矩形の底壁部30とその底壁部30の4辺に立設している4つの側壁
31、32、33、34と備え、上面が開口している矩形箱状のケース16と、このケー
ス16の上面開口を覆う矩形の蓋体20と、からなっている。
続部40を介して介して第一の側壁31に接続されている。また、第二の側壁32には、
例えば4つの接続部41が形成されており、第二の固定部61は、接続部41を介して第
二の側壁32に接続されている。すなわち、第一の固定部材60と第二の固定部材61は
、対向する側壁31、32に接続されている。
3に示されるように、電池セル5は、一方向(例えば、Y方向)に薄い偏平の直方体状に
構成されている。電池セル5は、筐体6と、正極端子7aと、負極端子7bと、弁部8と
、を有している。筐体6内には、不図示の電極体および電解液が収容されている。電極体
は、一例として、発電要素である正極シートおよび負極シートがセパレータを介してスパ
イラル状に巻かれて形成されうる。また、電極体は、一例として、正極シートおよび負極
シートがセパレータを介して積層されて形成されうる。電極体の正極シートおよび負極シ
ートに、正極端子7aおよび負極端子7bがそれぞれ接続されている。
成樹脂材料で構成されている。筐体6は、収容体6aと蓋体6bとが組み合わせられて構
成されている。収容体6aは、上部が開放された略直方体の箱型に形成されており、この
収容体6aに電極体および電解液が収容されている。蓋体6bは、収容体6aの開放され
た上部を塞いでいる。筐体6は、容器とも称されうる。
ている。正極端子7aと負極端子7bとは、X方向すなわち蓋体6bの長手方向に間隔を
あけて配置されている。正極端子7aと負極端子7bとは、それぞれ導電性材料によって
構成されている。
8は、筐体6内の圧力が閾値よりも高くなった場合に開放され、当該筐体6内の圧力を低
下させる。
に8列に並べられ、合計24個の電池セルが収容されている。複数の電池セル5は、蓋体
6bの外面が同じ方向(一例として、Z方向)に向くように配置されているとともに、蓋
体6bの長手方向が同じ方向(一例としてY方向)に沿うように配置されている。複数の
電池セル5は、複数の導電部材によって直列や並列に電気的に接続されている。導電部材
は、例えばアルミニウム等の導電性材料によって構成されている。導電部材は、バスバー
や接続部材、結合部材とも称されうる。
いる。
Y平面に沿って延びている。底壁部30の外面は、平面状に構成されている。
方向(Y方向)の端部に接続されている。また、側壁部31,32は、底壁部30と交差
する方向(一例として直交する方向、XZ平面)に沿って延びている。端壁部31,32
は、底壁部30の短手方向(Y方向)に間隔を空けて互いに略平行に設けられている。
方向(X方向)の端部に接続されている。また、側壁部33,34は、底壁部30と交差
する方向(一例として直交する方向、YZ平面)に沿って延びている。側壁部33,34
は、底壁部30の長手方向(X方向)に間隔を空けて互いに略平行に設けられている。ま
た、側壁部33,34は、隣接する端壁部31,32と接続されている。
31,32および側壁部33,34の、底壁部30とは反対側の端部に、例えばスナップ
フィットにより、接続されている。蓋体20は、底壁部30の厚さ方向(Z方向)に底壁
部30と間隔を空けて設けられている。蓋体20は、底壁部30と略平行に延びている。
リフェニレンエーテル)や、PFA(パーフルオロアルコキシアルカン、テトラフルオロ
エチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体)等)で形成されている。また
、筐体10の合成樹脂材料としては、熱可塑性樹脂を用いることができ、例えば、PEや
、PP、PMP等のオレフィン樹脂、PETや、PBT、PEN等のポリエステル系樹脂
、POM樹脂、PA6、PA66、PA12等のポリアミド系樹脂、PPS樹脂、LCP
樹脂等の結晶性樹脂およびそれらのアロイ樹脂、あるいは、PSや、PC、PC/ABS
、ABS、AS、変性PPE、PES、PEI、PSF等の非結晶性樹脂およびそれらの
アロイ樹脂を、用いることができる。
a,15bは側壁部31からY方向に延出している。突出部15a及び突出部15bは側
壁部31においてX方向に間隔を空けて設けられている。図示しないが、突出部15a,
15b内には空間が設けられている。本実施形態では、突出部15a,15bが雌コネク
タであり、外部のコネクタが雄コネクタである。
て電池セル5の正極端子7aと負極端子7bとに電気的に接続されている。また、この回
路は外部のコネクタと電気的に接続可能であり、これにより電池セル5を充放電可能とな
る。
説明する。図1、図2などに示されるように、筐体10の側壁部31,32に対し、それ
ぞれ、複数の接続部40,41が設けられている。接続部40,41には、内部に雌ネジ
部を備え、図示しない雄ネジ部を有するボルトと接続可能に形成されている。また、接続
部40,41は、例えば、インサート形成などによって、筐体10と一体に構成されてい
てもよい。
、第一の固定部材60、第二の固定部材61、ボルト、によって後述するプレート18な
どに固定される。第一の固定部材60、第二の固定部材61の構造は同じなので、いずれ
の固定部材も図5を用いて説明する。
0aは、プレートに沿って延びた四角形状の板状に形成されている。図5にも示されるよ
うに、底壁部60aには、ボルトが貫通する開口部60−1が設けられている。また、立
壁部60bは、筐体10の端壁部31に沿って延びた長方形状の板状に形成され、底壁部
60aの端部と接続されている。立壁部60bには、ボルトが貫通する開口部60−2が
設けられている。第一の固定部材60は、相互に接続された底壁部60aおよび立壁部6
0bによって、X方向から見た場合には、略L字状に形成されている。第一の固定部材6
0は、取付部材や、固定部材等とも称されうる。
材61は、例えば、底壁部61aと、立壁部61bと、を有する。底壁部61aは、プレ
ートに沿って延びた四角形状の板状に形成されている。図5にも示されるように、底壁部
61aには、ボルトが貫通する開口部61−1が設けられている。また、立壁部61bは
、筐体10の端壁部32に沿って延びた長方形状の板状に形成され、底壁部30の端部と
接続されている。立壁部61bには、ボルトが貫通する開口部61−2が設けられている
。第二の固定部材61は、相互に接続された底壁部61aおよび立壁部61bによって、
X方向から見ると、略L字状に形成されている。第二の固定部材61は、取付部材や、固
定部材等とも称されうる。
は複数の電池モジュール1を固定でき、かつ、電池モジュール1を冷却することのできる
機能を有する。ここでは、電池モジュール1を6個固定できる構造を有するプレート18
を用いて説明する。電池モジュール1は筐体10の底壁部30をプレート18に対向する
ように固定される。また、側壁部33を、隣り合う筐体10の側壁部34に対向するよう
に並べられている。後に説明するが、プレート18には切り欠き部51が形成されており
、そのプレート18の切り欠き部51を有する端部(辺)側に筐体10の側壁部31が設
けられ、その切り欠き部51を有する端部(辺)と対向する端部(辺)側に筐体10の側
壁部32が設けられるように、プレート18に対して筐体10が固定される。
材60と第二の固定部材61が用いられる。筐体10はボルトを第一の固定部材60の開
口部60−2に挿通させて、筐体10の接続部40の雌ネジ部に篏合させることで、筐体
10と第一の固定部材60とを接続、固定させる。また、第二の固定部材61も同様にし
て、ボルトを第二の固定部材61の開口部61−2に挿通させて、筐体10の接続部41
の雌ネジ部に篏合させることで、筐体10と第二の固定部材61とを接続、固定させる。
したプレート18は電池モジュール1が固定される面と反対側の面を示したものであり、
この実施例においては、X方向に6個並べて固定できるように形成されている。プレート
18のX方向の一端部において、第一の固定孔19がY方向に所定の数(本実施形態にお
いては4個ずつ)が間隔を空けて連続して形成され、X方向の他端部においても第二の固
定孔21がY方向に所定の数(本実施形態においては4個ずつ)が間隔を空けて連続して
備えられている。
部60aに設けられた複数の開口部60−1と同じ間隔で形成され、開口部60−1と第
一の固定孔19をボルトが貫通し、第一の固定孔19に形成された雌ネジ構造とボルトの
雄ネジ構造がかみ合い、更にはナットなどで固定されることにより、第一の固定部材60
がプレート18に固定される。
間隔で形成され、開口部61−1と第二の固定孔21をボルトが貫通し、第二の固定孔2
1に形成された雌ネジ構造とボルトの雄ネジ構造がかみ合い、更にはナットなどで固定さ
れることにより、第二の固定部材61がプレート18に固定される。
0aが形成され、この溝50aには管状の冷却通路50が埋め込まれている。溝50a及び
冷却通路50はプレート18の一端からプレート18を広くカバーするように直線部と曲
線部を組み合わせて形成され、プレート18の一端部に戻るように形成されている。すな
わち、溝50aと冷却通路50の始端と終端はプレート18の一端に2か所形成されてい
ることになる。
図6に示すプレート18の場合、プレート18に固定される全ての筐体10の底壁部30
に対向する部分に形成されることが好ましい。
19が連続して形成された(本実施形態においては4個)箇所をひとまとまりの連続孔部
とした場合、その連続孔部同士の間に切り欠き部51を備えている。後に説明するように
、この切り欠き部51を設けるにより複数のプレート18を組み合わせた際に空気などの
冷媒を切り欠き部51に通すことができる。
50は中空円形の管50bを溝50aに圧入して形成されている。管50bは金属製であ
ることが好ましく、例えばアルミニウム製である。図7の管50bは溝50aに圧入して
変形した状態を示したものであり、変形前の管50bは円形の断面を有するものである。
形態に係る溝50aは溝50aの開口部の幅をAとすると、溝50aの開口部から溝50aの
底付近にAよりも大きな幅Bが形成されている。言い換えると、溝50aの開口部から溝
50aの底までの距離をCとした場合に、開口部から1/2C〜Cにおいて、幅Aよりも
大きな幅Bが形成されている。
する前の管50bにおける最外部の曲率半径よりも大きな曲率半径を有している。また、
溝50aの開口部の幅の半分よりも大きな曲率半径を有している。
触し、さらに押し込まれることで、図7に示すように、管50bのうち溝50aと接触し
た部分は溝50aの形に沿って変形する。
した場合に、開口部から1/2C〜Cにおいて、幅Aよりも大きな幅Bが形成されていな
い。このような溝50aに対して管50bを圧入した場合、図9に示すように、管50b
は溝50aの形に沿って変形することはなく、管50bの一部が内側に向かって大きく変
形してしまうので不適である。
よって、本実施例に係る溝50aを備えることで、管50bが溝50aの形状に沿った形で
変形するので、図9のように変形してしまった管に比べて、内側断面を大きくすることが
できる。このため、例えば管50b内に冷媒を流す場合には、内側断面を大きく形成され
ているために、より多くの冷媒を流すことができ、冷却効果を高めることが可能となる。
100について、図10〜図13を用いて説明する。
0のYZ平面断面図、図13は組電池100のXZ平面断面図(組電池は不図示)である
。
ら見た図である図11によく示されるように、第二の筐体101には、複数の電池モジュ
ール1(本実施形態では6個)が固定された複数のプレート18がZ軸方向に重ねて備え
られている。本実施形態において、6個の電池モジュール1が固定されたプレート18が
縦に14段重ねられている。ここでは便宜的に第一の電池モジュール群とする。これと同
じ構造のものが、切り欠き部51を有しない辺が対向するように収容されている。これを
便宜的に第二の電池モジュール群とよぶ。
池群が対向する部分、つまりは筐体101においてY軸方向幅の中央部にはプレート18
の積層方向(Z方向)に延伸された中央通路部103が形成されている。また、組電池1
00のXZ平面断面図(電池モジュール1は不図示)である図13に示すように、プレー
ト18の各積層部と中央通路部103に接続孔104が形成され、プレート18の各積層
部から空気などの冷媒が中央通路部103に流入できる。言い換えると、電池モジュール
1の側壁32に対向する部分に接続孔104が形成されている。
めのファン収容部105が設けられている。このファン102は例えば、中央通路部10
3内の空気をZ軸方向の下向きに流すように回転させる。
られており、第二の筐体101の外壁のうちプレート18と接する面において、切り欠き
部51を除いて各プレート18が外壁と接しているため、空気などの冷媒がプレート18
の各積層部をZ軸方向に通過できる箇所は、切り欠き部51のみとなる。そのため、ファ
ン収容部105に流れた空気などの冷媒は、Z軸方向に連続した切り欠き部51を冷媒通
路として、第二の筐体101のZ軸方向上部方向に流れていくことになる。この冷媒の流
れは図12の矢印で示したようになる。
のZ軸方向下部に設けられたファン収容部105を介し、プレート18の連続孔部同士の
間に切り欠き部51により形成された通路を通って、Z軸方向の上向きに空気が流れる。
さらに、各プレート18に流入した空気は、接続孔104を通って、中央通路部103に
戻るように循環する。これにより、電池モジュール1で発生した熱を効果的に放熱するこ
とができる。
であり、発明の範囲を限定することを意図していない。これら新規な実施形態は、その他
のさまざまな形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々
の省略、置き換え、変更を行うことができる。これらの実施形態やその変形は、発明の範
囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含ま
れる。
筐体、15a 突出部、15b 突出部、18 プレート、18a 第一の面、19
第一の固定孔、20 蓋体、21 第二の固定孔、50 冷却通路、50a 溝、50b
管、60 第一の固定部材、61 第二の固定部材、100 組電池、101 第二の
筐体、102 ファン、103 中央通路部、104 接続孔、105 ファン収容部
Claims (3)
- 略直方体形状であって、その外周面のうち第一の側面に形成された第一の固定部材接続部
と、前記外周面のうち前記第一の側面に対向する第二の側面に形成された第二の固定部材
接続部と、を有する複数の筐体と、
前記筺体内に収容された電池セルと、
前記第一の固定部材接続部に接続された第一の固定部材と、
前記第二の固定部材接続部に接続された第二の固定部材と、
前記第一の固定部材と前記第二の固定部材に接続され、前記第一の側面と前記第二の側面
に挟まれた側面同士が対向するように複数の前記筐体が載置されたプレートと、
前記プレートの前記筐体が載置された面の裏面に形成され、前記筐体が載置された方向に
おける前記プレートの一端面に始端と終端を有する溝と、
前記溝にはめ込まれた管と、
を備え、
前記溝の開口部から前記溝の底までの深さの中間部よりも前記底側において、前記開口部
の幅よりも大きな幅が形成されている、
電池モジュール。 - 前記溝の底部は曲線を有し、その曲率半径は、前記溝の前記開口部の幅の半分よりも大き
い、請求項1に記載の電池モジュール。 - 複数の筺体と、前記筺体内に収容された電池セルと、前記筐体の外周面のうち第一の側面
に形成された第一の固定部材接続部と、前記筐体の外周面のうち前記第一の側面に対向す
る第二の側面に形成された第二の固定部材接続部と、前記第一の固定部材接続部に接続さ
れた第一の固定部材と、前記第二の固定部材接続部に接続された第二の固定部材と、前記
第一の固定部材と前記第二の固定部材に接続され、前記第一の側面と前記第二の側面に挟
まれた側面同士が対向するように複数の前記筐体が載置され、前記第一の側面を有する一
端に切り欠き部が形成されたプレートと、
前記プレートが前記プレートの面に垂直な方向に所定の間隔を空けて積層した電池モジュ
ール群2つが対向するよう収容された矩形箱状の第二の筐体と、を有し、
前記第2の筐体には、対向する前記電池モジュール群の間に設けられた2つの仕切り壁に
より形成される中央通路部と、前記中央通路部の上部又は下部にファンと、前記仕切り壁
の前記プレートに対向するよう所定の間隔を空けて設けられる接続口を有する、組電池。
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Cited By (1)
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