JP4086480B2 - Power supply module and power supply unit incorporating the power supply module - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、主としてハイブリッドカーや電気自動車に搭載されて、自動車を走行させるモーターを駆動する電源モジュールとこの電源モジュールを内蔵する電源装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ハイブリッドカーや電気自動車の電源モジュールは、極めて大きな電流で充放電される。たとえば、自動車がスタートするときや加速するとき、電源モジュールからモーターに電力を供給して加速するので、極めて大きな電流が流れる。さらに、急ブレーキをかけて回生制動するときや長い坂道を回生制動でブレーキをかけながら下りるとき、大きな電流で充電される。また、夏期の極めて暑い状態で使用されることもある。このため温度が極めて高くなることがある。電源モジュールは、二次電池やスーパーキャパシタを直列に接続したもので、温度が高くなると性能が低下してしまう。このため、最高温度を低くするために、電池やスーパーキャパシタを効率よく冷却することが大切である。
【０００３】
電源モジュールを強制的に冷却するために、種々の構造のものが開発されている。複数の電源モジュールをケースに収納して、各々の電源モジュールを均等に冷却するための構造は、たとえば、特開平１０−２７００９５号公報に記載される。この公報に記載される電源装置は、図１の断面図に示すように、ホルダーケース２０の下部を空気の流入口２２として、上部を排出口２３とする。下部の流入口２２から上部の排出口２３に空気が流動されて、ケース内のチャンバーに収納している電源モジュール２１を冷却する。ホルダーケース２０は、内部のチャンバーに、電源モジュール２１の表面に流す空気の流速を調整するための冷却調整フィン２４を配設している。
【０００４】
この構造の電源装置は、ホルダーケースの上部に配設される電源モジュールの表面を流れる空気の流速を制御して電源モジュールを均一に冷却する。冷却調整フィンは、上部の電源モジュール表面の空気の流速を下部よりも速くするために、冷却調整フィンと電源モジュールとの間の空気の流動隙間を、上方に向かって次第に狭くしている。流動隙間が狭くなると、空気の流速は速くなるからである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
この構造の電源装置は、冷却調整フィンで空気の流動状態を調整して電源モジュールを効率よく冷却する。ただ、この構造は、電源モジュールの表面を全体的に均一に冷却することはできても、電源モジュールを構成している二次電池やスーパーキャパシタ等の電力素子を直接的に効率よく冷却することはできない。二次電池やスーパーキャパシタは、内部で発熱する。このため、電源モジュールの表面を強制的に冷却しても、必ずしも電源モジュールの内部温度を低くできない。電源モジュールの内部温度は、その表面を冷却して間接的に冷却される。発熱した電源モジュールは、表面よりも内部温度が高くなる。電源モジュールは熱の影響で劣化するので、全体の温度を低くすることが大切である。したがって、有効に冷却するのが極めて難しくて、温度が非常に高くなる電力素子の内部こそ、効率よく冷却することが大切である。
【０００６】
本発明は、このことを実現することを目的に開発されたもので、本発明の重要な目的は、内部まで有効に冷却できる電源モジュールとこの電源モジュールを備える電源装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の電源モジュールは、電池またはコンデンサである複数の円筒型電力素子２を直列に直線状に並べて金属製のジョイントキャップ３で連結固定されている。 ジョイントキャップ３は、円板状の第１接続部３Ａと、この第１接続部３Ａの外周に設けられた筒状の第２接続部３Ｂと、円筒型電力素子２の表面に沿った形状の放熱フィン５とを有する。このジョイントキャップ３の第１接続部３Ａは、互いに連結している一方の円筒型電力素子２の第１電極２Ａである突部電極に固定され、ジョイントキャップ３の第２接続部３Ｂは、内側に他方の円筒型電力素子２を挿入して、この電力素子２の第２電極２Ｂである外装缶２Ａに固定されている。そして、放熱フィン５が、円筒型電力素子２の表面に接触しない位置に配設されて、放熱フィン５と円筒型電力素子２の表面との間に冷却ダクト６を形成する冷却部５Ａを有し、この放熱フィン５でもって電力素子２を冷却するようにしている。
【０００９】
ジョイントキャップ３は、１枚の金属板をプレス加工して第１接続部３Ａと第２接続部３Ｂと放熱フィン５とを一体構造に設けることができる。
【００１１】
本発明の電源装置は、電池またはコンデンサである複数の円筒型電力素子２と、この複数の円筒型電力素子２を直列に直線状に並べて金属製のジョイントキャップ３で連結固定された電源モジュール１と、この電源モジュール１を収納室１１に内蔵するケース１０とを備えている。ジョイントキャップ３は、円板状の第１接続部３Ａと、この第１接続部３Ａの外周に設けられた筒状の第２接続部３Ｂと、円筒型電力素子２の表面に沿った形状の放熱フィン５とを有する。そして、ジョイントキャップ３の第１接続部３Ａは、互いに連結している一方の円筒型電力素子２の第１電極２Ａである突部電極に固定され、ジョイントキャップ３の第２接続部３Ｂは、内側に他方の円筒型電力素子２を挿入して、この円筒型電力素子２の第２電極２Ｂである外装缶２Ａに固定される。さらに、収納室１１の内面を、円筒型電力素子２の外形に沿って湾曲し、電源モジュール１を収納室１１に内蔵した状態において、放熱フィン５を、円筒型電力素子２の表面と、収納室１１の内面に接触しない位置に配設し、収納室１１に冷却空気を送風して電源モジュール１を冷却するようにしている。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。ただし、以下に示す実施例は、本発明の技術思想を具体化するための電源モジュールと電源装置を例示するものであって、本発明は電源モジュールと電源装置を以下のものに特定しない。
【００１４】
さらに、この明細書は、特許請求の範囲を理解しやすいように、実施例に示される部材に対応する番号を、「特許請求の範囲の欄」、および「課題を解決するための手段の欄」に示される部材に付記している。ただ、特許請求の範囲に示される部材を、実施例の部材に特定するものでは決してない。
【００１５】
図２に示す電源モジュール１は、複数の電力素子２を金属製のジョイントキャップ３で縦１列に連結している。電力素子２は、ニッケル−水素電池、ニッケル−カドミウム電池、リチウムイオン二次電池等の二次電池、あるいは静電容量の大きなスーパーキャパシタである。図２の電源モジュール１は、円筒型の二次電池を金属製のジョイントキャップ３で直線状に連結している。電源モジュール１の両端には、正極端子と負極端子からなる電極端子７を連結している。
【００１６】
ジョイントキャップ３は、図３の分解斜視図に示すように、縦に連結している一方の電力素子２の第１電極２Ａに固定される第１接続部３Ａと、他方の電力素子２の第２電極２Ｂに接続される第２接続部３Ｂとを有する。第１接続部３Ａと第２接続部３Ｂは、隣接して連結される電力素子２に固定されて、隣接する電力素子２を縦に連結する。第１接続部３Ａは円板状で、電力素子２である円筒型電池の正極にスポット溶接して固定される。円板状の第１接続部３Ａは、円筒型電池の凸部電極である正極に溶接するプロジェクションを設け、プロジェクションを正極にスポット溶接して確実に固定される。ジョイントキャップ３と電力素子２である円筒型電池とのショートを阻止するために、ジョイントキャップ３と電力素子２である円筒型電池との間に、絶縁キャップ４を挟着している。絶縁キャップ４は、ジョイントキャップ３と電力素子２である円筒型電池の間に積層して固定される。
【００１７】
さらに、ジョイントキャップ３は、第１接続部３Ａの外周に第２接続部３Ｂを設けている。第２接続部３Ｂは筒状で、内側に円筒型電池を挿入して、電力素子２である円筒型電池の負極である外装缶２ａにスポット溶接して固定している。筒状の第２接続部３Ｂにも、第１接続部３Ａと同じように、内面にプロジェクションを設け、ここを円筒型電池の外装缶２ａにスポット溶接して確実に固定できる。筒状の第２接続部３Ｂは、電力素子２の縦方向に伸びるスリット８を設けて複数に分割している。分割された各々の第２接続部３Ｂは、弾性的に電力素子２である円筒型電池の外装缶２ａに押圧される。このため、分割している第２接続部３Ｂにプロジェクションを設けて、電力素子２に確実にスポット溶接できる。
【００１８】
ジョイントキャップ３は、縦に連結している電力素子２を効率よく冷却するために、電力素子２である円筒型電池の表面と対向するように放熱フィン５を設けている。図２と図３のジョイントキャップ３は、一対の放熱フィン５を電力素子２である円筒型電池の対向する両側に配設している。ただ、放熱フィンは、図示しないが、円筒型電池の片側にのみ配設することも、３カ所以上に配設することもできる。さらに、図のジョイントキャップ３は、放熱フィン５を円筒型電池の縦方向に延長して、放熱フィン５の一端を筒状の第２接続部３Ｂに連結している。放熱フィン５は、絶縁キャップ４に嵌着構造で先端を連結している。放熱フィン５の先端を連結するために、絶縁キャップ４は嵌着凹部４Ａを設けている。この嵌着凹部４Ａに放熱フィン５の先端が嵌入されて、放熱フィン５は絶縁キャップ４に連結される。さらに、図に示すジョイントキャップ３の放熱フィン５は、電力素子２の表面に接触しない位置に配設されて、電力素子２の表面との間に冷却ダクト６を形成する冷却部５Ａを有する。冷却部５Ａは、電力素子２である円筒型電池の表面に沿う形状に成形されている。
【００１９】
図３のジョイントキャップ３は、１枚の金属板をプレス加工して、第１接続部３Ａと第２接続部３Ｂと放熱フィン５とを一体構造としている。この構造のジョイントキャップ３は、能率よく安価に多量生産できる。また、放熱フィン５を第２接続部３Ｂに理想的な状態で連結して、放熱フィン５で効率よく放熱できる特長もある。ただ、ジョイントキャップは、放熱フィンを別の金属板で製作し、これを溶接等の方法で第２接続部や第１接続部に連結することもできる。
【００２０】
図４ないし図７は、電源モジュールを内蔵する電源装置を示す。これ等の図に示す電源装置は、図２と図３に示す構造の電源モジュール１をケース１０の収納室１１に内蔵している。収納室１１の内形は、電力素子２である円筒型電池の外形よりも大きい。このケース１０は、収納室１１に電力素子２を内蔵して、電力素子２と収納室１１との内面に空気ダクト１２ができる。収納室１１の空気ダクト１２に強制的に空気が送風されて電力素子２は冷却される。図のケース１０は、収納室１１の内面を、電力素子２である円筒型電池に沿って湾曲して、電力素子２との間にほぼ一定の間隔の空気ダクト１２を設けている。このケース１０は、電力素子２の全面に均一に空気を流して、電力素子２全体を均一に冷却できる。
【００２１】
さらに、ケース１０は、空気の流入口１３と排出口１４を収納室１１に連通して設けている。流入口１３から流入される空気は、収納室１１を通過して電力素子２を冷却して排出口１４から排出される。図のケース１０は、収納室１１の上方に流入口１３を設けて、下方に排出口１４を設けている。流入口１３と排出口１４は、電力素子２の縦方向に伸びるスリット状として開口される。
【００２２】
さらに、図７に示す電源装置は、ケース１０の流入口１３側の表面に、空気の流入ダクト１５を設けて、この流入ダクト１５にファン１６を連結している。このファン１６は、流入ダクト１５に空気を強制的に供給する。ファンは、図示しないが、スリット状の流入口の延長方向に複数個を均等に配設して、流入口から均一に空気を流入できるようにしている。流入ダクト１５に供給された空気は、各々の流入口１３に分流されて、収納室１１の空気ダクト１２に強制的に送風される。ただ、電源装置は、ケースの排出口側に排出ダクトを設けて、この排出ダクトにファンを連結することもできる。この電源装置は、ファンで排出ダクトの空気を強制的に吸引して、収納室の空気ダクトに空気を通過させる。さらに、電源装置は、流入ダクトと排出ダクトの両方を設けて、一方あるいは両方のダクトにファンを連結して強制的に空気を流動させることもできる。このように、流入ダクトや排出ダクトを有する電源装置は、空気の流入位置や排出位置を特定できる特長がある。
【００２３】
図６と図７に示すように、空気ダクト１２に放熱フィン５が配設される。放熱フィン５の冷却部５Ａは、これ等の図に示すように、電力素子２の表面と、収納室１１の内面の両方に接触しないように、電力素子２と収納室１１から離して配設される。図の放熱フィン５は、電力素子２の表面と収納室１１内面のほぼ中央に配設している。この放熱フィン５は、両面にほぼ均等に冷却空気が流動して、理想的な状態で冷却される。ただ、放熱フィンの冷却部は、必ずしも電力素子の表面と収納室内面の中央に配設する必要はない。
【００２４】
一対の放熱フィン５の間には、空気を通過できる空隙を設ける。放熱フィン５の幅は、たとえば円筒型電池等の電力素子２の全周の２０〜８０％と対向して設けられる。放熱フィン５の幅が狭すぎると、放熱フィン５の面積が小さくなって効率よく冷却できなくなる。また、放熱フィン５の幅が広すぎると、一対の放熱フィン５の間の空隙が狭くなって、放熱フィン５と電力素子２との間に効率よく空気を送風できなくなる。
【００２５】
【発明の効果】
本発明の電源モジュールと電源装置は、電力素子の内部まで有効に冷却できる特長がある。それは、電源モジュールを構成する電力素子を連結するジョイントキャップに、電力素子の表面と対向する放熱フィンを設けて、この放熱フィンで電力素子を冷却しているからである。電力素子を連結するジョイントキャップは、電力素子の内部の熱が直接伝導しやすい部分である。このため、この部分に放熱フィンを設ける構造は、電力素子の内部の熱を放熱フィンから放熱させて、電力素子の内部を有効に冷却できる。とくに、放熱フィンは、電力素子の表面と対向する状態で設けているので、冷却空気との接触面積を大きくして、効率よく放熱できる。このように、本発明の電源モジュールと電源装置は、電力素子の表面を冷却することに加えて、電力素子の内部の熱を放熱フィンで放熱させて、極めて効率よく電源モジュール全体の温度を低くできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の電源装置の断面図
【図２】本発明の一実施例にかかる電源モジュールの斜視図
【図３】図２に示す電源モジュールの分解斜視図
【図４】本発明の一実施例にかかる電源モジュールを内蔵する電源装置の斜視図
【図５】図４に示す電源装置の内部構造を示す斜視図
【図６】図４に示す電源装置の内部構造を示す平面図
【図７】図４に示す電源装置の内部構造を示す横断面図
【符号の説明】
１…電源モジュール
２…電力素子 ２Ａ…第１電極 ２Ｂ…第２電極
２ａ…外装缶
３…ジョイントキャップ ３Ａ…第１接続部 ３Ｂ…第２接続部
４…絶縁キャップ ４Ａ…嵌着凹部
５…放熱フィン ５Ａ…冷却部
６…冷却ダクト
７…電極端子
８…スリット
１０…ケース
１１…収納室
１２…空気ダクト
１３…流入口
１４…排出口
１５…流入ダクト
１６…ファン
２０…ホルダーケース
２１…電源モジュール
２２…流入口
２３…排出口
２４…冷却調整フィン[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention mainly relates to a power supply module that is mounted on a hybrid car or an electric vehicle and drives a motor that runs the automobile, and a power supply device that incorporates the power supply module.
[0002]
[Prior art]
The power supply modules of hybrid cars and electric cars are charged and discharged with a very large current. For example, when an automobile starts or accelerates, power is supplied from the power supply module to the motor to accelerate the vehicle, so that a very large current flows. Further, when regenerative braking is applied with sudden braking or when descending a long slope with regenerative braking, the battery is charged with a large current. It may also be used in the summer when it is extremely hot. For this reason, the temperature may be extremely high. The power supply module is a battery in which secondary batteries and supercapacitors are connected in series, and the performance decreases when the temperature rises. For this reason, it is important to efficiently cool the battery and the supercapacitor in order to lower the maximum temperature.
[0003]
In order to forcibly cool the power supply module, various structures have been developed. A structure for housing a plurality of power supply modules in a case and cooling each power supply module equally is described in, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 10-270095. As shown in the cross-sectional view of FIG. 1, the power supply device described in this publication uses a lower part of the holder case 20 as an air inlet 22 and an upper part as an outlet 23. Air flows from the lower inlet 22 to the upper outlet 23 to cool the power supply module 21 housed in the chamber in the case. The holder case 20 is provided with cooling adjustment fins 24 for adjusting the flow velocity of the air flowing on the surface of the power supply module 21 in the internal chamber.
[0004]
In the power supply device having this structure, the power supply module is uniformly cooled by controlling the flow velocity of the air flowing on the surface of the power supply module disposed on the upper part of the holder case. The cooling adjustment fin gradually narrows the air flow gap between the cooling adjustment fin and the power supply module upward in order to make the air flow rate on the upper power supply module surface faster than the lower part. This is because as the flow gap becomes narrower, the flow velocity of air becomes faster.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
The power supply device with this structure efficiently cools the power supply module by adjusting the air flow state with the cooling adjustment fins. However, this structure can directly and efficiently cool the power elements such as secondary batteries and supercapacitors that make up the power supply module, even though the surface of the power supply module can be uniformly cooled as a whole. I can't. Secondary batteries and supercapacitors generate heat internally. For this reason, even if the surface of the power supply module is forcibly cooled, the internal temperature of the power supply module cannot always be lowered. The internal temperature of the power supply module is indirectly cooled by cooling its surface. The power supply module that has generated heat has a higher internal temperature than the surface. Since power supply modules deteriorate due to heat, it is important to lower the overall temperature. Therefore, it is very difficult to cool effectively, and it is important to cool efficiently inside the power element where the temperature is very high.
[0006]
The present invention has been developed for the purpose of realizing this, and an important object of the present invention is to provide a power supply module that can be effectively cooled to the inside and a power supply device including the power supply module.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
In the power supply module of the present invention, a plurality of cylindrical power elements 2 that are batteries or capacitors are arranged in a straight line in series and connected and fixed by a metal joint cap 3. The joint cap 3 has a disk-shaped first connection portion 3A, a cylindrical second connection portion 3B provided on the outer periphery of the first connection portion 3A, and a shape along the surface of the cylindrical power element 2. It has radiation fins 5 . The first connection portion 3A of the joint cap 3 is fixed to the protruding electrode which is the first electrode 2A of one cylindrical power element 2 connected to each other, and the second connection portion 3B of the joint cap 3 The other cylindrical power element 2 is inserted into and fixed to an outer can 2A which is the second electrode 2B of the power element 2. The heat dissipating fin 5 is disposed at a position not in contact with the surface of the cylindrical power element 2, and has a cooling unit 5 </ b> A that forms a cooling duct 6 between the heat dissipating fin 5 and the surface of the cylindrical power element 2. The power element 2 is cooled by the heat radiating fins 5.
[0009]
The joint cap 3 can press the metal plate of 1 sheet, and can provide the 1st connection part 3A, the 2nd connection part 3B, and the radiation fin 5 in integral structure.
[0011]
The power supply device of the present invention includes a plurality of cylindrical power elements 2 that are batteries or capacitors, and a power supply module 1 in which the plurality of cylindrical power elements 2 are arranged in a straight line in series and connected and fixed by a metal joint cap 3. And a case 10 in which the power supply module 1 is built in the storage chamber 11. The joint cap 3 has a disk-shaped first connection portion 3A, a cylindrical second connection portion 3B provided on the outer periphery of the first connection portion 3A, and a shape along the surface of the cylindrical power element 2. It has radiation fins 5. And the 1st connection part 3A of the joint cap 3 is fixed to the protrusion electrode which is the 1st electrode 2A of the one cylindrical power element 2 connected mutually, The 2nd connection part 3B of the joint cap 3 is The other cylindrical power element 2 is inserted inside and fixed to the outer can 2A which is the second electrode 2B of the cylindrical power element 2. Further, in the state where the inner surface of the storage chamber 11 is curved along the outer shape of the cylindrical power element 2 and the power supply module 1 is built in the storage chamber 11, the radiating fins 5 are connected to the surface of the cylindrical power element 2. It arrange | positions in the position which does not contact the inner surface of the chamber 11, and cools the power supply module 1 by sending cooling air to the storage chamber 11.
[0013]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. However, the embodiment described below exemplifies a power supply module and a power supply device for embodying the technical idea of the present invention, and the present invention does not specify the power supply module and the power supply device as follows.
[0014]
Further, in this specification, in order to facilitate understanding of the scope of claims, the numbers corresponding to the members shown in the examples are referred to as “the scope of claims” and “the means for solving the problems”. It is added to the member shown by. However, the members shown in the claims are not limited to the members in the embodiments.
[0015]
In the power supply module 1 shown in FIG. 2, a plurality of power elements 2 are connected in a vertical row by a metal joint cap 3. The power element 2 is a secondary battery such as a nickel-hydrogen battery, a nickel-cadmium battery, or a lithium ion secondary battery, or a supercapacitor having a large capacitance. In the power supply module 1 of FIG. 2, cylindrical secondary batteries are linearly connected by a metal joint cap 3. An electrode terminal 7 composed of a positive electrode terminal and a negative electrode terminal is connected to both ends of the power supply module 1.
[0016]
As shown in the exploded perspective view of FIG. 3, the joint cap 3 includes a first connection portion 3 </ b> A that is fixed to the first electrode 2 </ b> A of one power element 2 that is vertically connected, and a first connection part 3 </ b> A of the other power element 2. And a second connection portion 3B connected to the two electrodes 2B. 3A of 1st connection parts and the 2nd connection part 3B are being fixed to the power element 2 connected adjacently, and connect the adjacent power element 2 vertically. The first connecting portion 3 </ b> A has a disc shape and is fixed by spot welding to the positive electrode of the cylindrical battery that is the power element 2. The disk-shaped first connection portion 3A is provided with a projection that is welded to the positive electrode, which is a convex electrode of the cylindrical battery, and is securely fixed by spot welding the projection to the positive electrode. In order to prevent a short circuit between the joint cap 3 and the cylindrical battery as the power element 2, an insulating cap 4 is sandwiched between the joint cap 3 and the cylindrical battery as the power element 2. The insulating cap 4 is laminated and fixed between the joint cap 3 and the cylindrical battery as the power element 2.
[0017]
Further, the joint cap 3 is provided with a second connection portion 3B on the outer periphery of the first connection portion 3A. The second connecting portion 3B has a cylindrical shape, and a cylindrical battery is inserted inside, and is spot-welded to an outer can 2a that is a negative electrode of the cylindrical battery that is the power element 2. Similarly to the first connection portion 3A, the cylindrical second connection portion 3B is provided with a projection on the inner surface, and can be reliably fixed by spot welding to the outer can 2a of the cylindrical battery. The cylindrical second connection 3 </ b> B is divided into a plurality of slits 8 extending in the longitudinal direction of the power element 2. Each of the divided second connection portions 3B is elastically pressed against the outer can 2a of the cylindrical battery that is the power element 2. For this reason, a projection is provided in the divided second connection portion 3B, and the power element 2 can be reliably spot-welded.
[0018]
The joint cap 3 is provided with heat radiating fins 5 so as to face the surface of the cylindrical battery as the power element 2 in order to efficiently cool the power elements 2 connected vertically. In the joint cap 3 of FIGS. 2 and 3, a pair of radiating fins 5 are disposed on opposite sides of the cylindrical battery as the power element 2. However, although not shown, the heat dissipating fins can be disposed only on one side of the cylindrical battery or can be disposed at three or more locations. Further, the joint cap 3 shown in the figure extends the radiating fin 5 in the longitudinal direction of the cylindrical battery, and connects one end of the radiating fin 5 to the cylindrical second connection portion 3B. The radiating fin 5 is connected to the insulating cap 4 by a fitting structure. In order to connect the tips of the radiating fins 5, the insulating cap 4 is provided with fitting recesses 4 </ b> A. The tips of the radiating fins 5 are fitted into the fitting recesses 4 </ b> A, and the radiating fins 5 are connected to the insulating cap 4. Further, the heat dissipating fin 5 of the joint cap 3 shown in the figure has a cooling portion 5 </ b> A that is disposed at a position not in contact with the surface of the power element 2 and forms a cooling duct 6 with the surface of the power element 2. The cooling unit 5 </ b> A is formed in a shape along the surface of the cylindrical battery that is the power element 2.
[0019]
The joint cap 3 in FIG. 3 is formed by pressing a single metal plate, and the first connecting portion 3A, the second connecting portion 3B, and the heat radiating fins 5 are integrated. The joint cap 3 having this structure can be mass-produced efficiently and inexpensively. In addition, there is a feature that the heat radiating fin 5 is connected to the second connecting portion 3B in an ideal state, and the heat radiating fin 5 can efficiently radiate heat. However, in the joint cap, the heat dissipating fin can be made of another metal plate and can be connected to the second connection portion or the first connection portion by a method such as welding.
[0020]
4 to 7 show a power supply device incorporating a power supply module. The power supply apparatus shown in these figures incorporates the power supply module 1 having the structure shown in FIGS. 2 and 3 in the storage chamber 11 of the case 10. The inner shape of the storage chamber 11 is larger than the outer shape of the cylindrical battery that is the power element 2. In this case 10, the power element 2 is built in the storage chamber 11, and an air duct 12 is formed on the inner surface of the power element 2 and the storage chamber 11. Air is forcibly blown into the air duct 12 of the storage chamber 11 to cool the power element 2. In the case 10 shown in the figure, the inner surface of the storage chamber 11 is curved along a cylindrical battery that is the power element 2, and air ducts 12 having a substantially constant interval are provided between the power element 2 and the case 10. The case 10 can uniformly cool the entire power element 2 by flowing air uniformly over the entire surface of the power element 2.
[0021]
Further, the case 10 is provided with an air inlet 13 and an outlet 14 in communication with the storage chamber 11. Air that flows in from the inflow port 13 passes through the storage chamber 11, cools the power element 2, and is discharged from the discharge port 14. The case 10 shown in the figure has an inlet 13 above the storage chamber 11 and an outlet 14 below. The inlet 13 and the outlet 14 are opened as slits extending in the longitudinal direction of the power element 2.
[0022]
Further, in the power supply device shown in FIG. 7, an air inflow duct 15 is provided on the surface of the case 10 on the inlet 13 side, and the fan 16 is connected to the inflow duct 15. The fan 16 forcibly supplies air to the inflow duct 15. Although not shown, a plurality of fans are evenly arranged in the extending direction of the slit-like inlet so that air can be uniformly introduced from the inlet. The air supplied to the inflow duct 15 is diverted to each inflow port 13 and is forcibly blown to the air duct 12 of the storage chamber 11. However, the power supply device can be provided with a discharge duct on the discharge port side of the case, and a fan can be connected to the discharge duct. This power supply device forcibly sucks the air in the discharge duct with a fan and passes the air through the air duct in the storage chamber. Furthermore, the power supply apparatus can be provided with both an inflow duct and an exhaust duct, and a fan can be connected to one or both ducts to force air to flow. As described above, the power supply device having the inflow duct and the exhaust duct has a feature that the air inflow position and the exhaust position can be specified.
[0023]
As shown in FIGS. 6 and 7, the heat radiating fins 5 are disposed in the air duct 12. As shown in these drawings, the cooling portion 5A of the radiating fin 5 is disposed away from the power element 2 and the storage chamber 11 so as not to contact both the surface of the power element 2 and the inner surface of the storage chamber 11. Is done. The heat dissipating fins 5 shown in the figure are arranged at substantially the center of the surface of the power element 2 and the inner surface of the storage chamber 11. The radiating fins 5 are cooled in an ideal state with cooling air flowing almost evenly on both surfaces. However, it is not always necessary to dispose the cooling portion of the radiating fin at the center of the surface of the power element and the inner surface of the storage room.
[0024]
A gap through which air can pass is provided between the pair of radiating fins 5. The width of the radiating fin 5 is provided to face 20 to 80% of the entire circumference of the power element 2 such as a cylindrical battery. If the width of the radiating fins 5 is too narrow, the area of the radiating fins 5 becomes small and cooling cannot be performed efficiently. In addition, if the width of the radiating fin 5 is too wide, the gap between the pair of radiating fins 5 becomes narrow, and air cannot be efficiently blown between the radiating fin 5 and the power element 2.
[0025]
【The invention's effect】
The power supply module and the power supply device of the present invention have an advantage that they can be effectively cooled to the inside of the power element. This is because a heat dissipation fin facing the surface of the power element is provided on the joint cap that connects the power elements constituting the power supply module, and the power element is cooled by the heat dissipation fin. The joint cap connecting the power elements is a portion where heat inside the power elements is easily conducted directly. For this reason, the structure in which the heat dissipating fins are provided in this portion can effectively cool the inside of the power element by dissipating the heat inside the power element from the heat dissipating fin. In particular, since the radiating fin is provided in a state facing the surface of the power element, it can efficiently radiate heat by increasing the contact area with the cooling air. Thus, in addition to cooling the surface of the power element, the power module and power supply device of the present invention can dissipate the heat inside the power element with the radiating fins, and extremely efficiently lower the temperature of the power module. it can.
[Brief description of the drawings]
1 is a cross-sectional view of a conventional power supply apparatus. FIG. 2 is a perspective view of a power supply module according to an embodiment of the present invention. FIG. 3 is an exploded perspective view of the power supply module shown in FIG. FIG. 5 is a perspective view showing the internal structure of the power supply device shown in FIG. 4; FIG. 6 is a plan view showing the internal structure of the power supply device shown in FIG. 7] Cross-sectional view showing the internal structure of the power supply device shown in FIG.
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Power supply module 2 ... Power element 2A ... 1st electrode 2B ... 2nd electrode 2a ... Exterior can 3 ... Joint cap 3A ... 1st connection part 3B ... 2nd connection part 4 ... Insulation cap 4A ... Insertion recessed part 5 ... Heat radiation Fin 5A ... Cooling unit 6 ... Cooling duct 7 ... Electrode terminal 8 ... Slit 10 ... Case 11 ... Storage chamber 12 ... Air duct 13 ... Inlet 14 ... Outlet 15 ... Inlet duct 16 ... Fan 20 ... Holder case 21 ... Power supply module 22 ... Inlet 23 ... Outlet 24 ... Cooling adjustment fin

Claims (4)

電池またはコンデンサである複数の円筒型電力素子(2)を直列に直線状に並べて金属製のジョイントキャップ(3)で連結固定された電源モジュール(1)であって、
ジョイントキャップ(3)は、円板状の第１接続部 (3A) と、この第１接続部 (3A) の外周に設けられた筒状の第２接続部 (3B) と、円筒型電力素子 (2) の表面に沿った形状の放熱フィン (5)とを有し、
ジョイントキャップ (3) の第１接続部 (3A) は、互いに連結している一方の円筒型電力素子 (2) の第１電極 (2A) である突部電極に固定され、ジョイントキャップ (3) の第２接続部 (3B) は、内側に他方の円筒型電力素子 (2) を挿入して、この電力素子 (2) の第２電極 (2B) である外装缶 (2a) に固定され、
放熱フィン (5) が、円筒型電力素子 (2) の表面に接触しない位置に配設されて、放熱フィン (5) と円筒型電力素子 (2) の表面との間に冷却ダクト (6) を形成する冷却部 (5A) を有し、この放熱フィン(5)でもって電力素子(2)を冷却してなる電源モジュール。 A power supply module (1) in which a plurality of cylindrical power elements (2) that are batteries or capacitors are linearly arranged in series and connected and fixed by a metal joint cap (3),
The joint cap (3) includes a disk-shaped first connection portion (3A) , a cylindrical second connection portion (3B) provided on the outer periphery of the first connection portion (3A) , and a cylindrical power element. (2) having a heat radiating fin (5) shaped along the surface ,
The first connecting portion of the joint cap (3) (3A) is fixed to the protrusion electrode is the first electrode of one of the cylindrical power devices that are connected (2) (2A) to each other, the joint cap (3) The second connecting portion (3B) is inserted into the inside of the other cylindrical power element (2) and fixed to the outer can (2a) which is the second electrode (2B) of the power element (2) .
Radiating fins (5), is disposed at a position not in contact with the surface of the cylindrical power element (2), the cooling ducts between the heat radiating fins (5) and cylindrical power surface of the element (2) (6) A power supply module that has a cooling part (5A) that forms a power element and cools the power element (2) with the heat dissipating fins (5). ジョイントキャップ(3)が、１枚の金属板をプレス加工して第１接続部(3A)と第２接続部(3B)と放熱フィン(5)とを一体構造に設けている請求項１に記載される電源モジュール。  The joint cap (3) has a first connecting part (3A), a second connecting part (3B), and a heat radiating fin (5) integrally formed by pressing one metal plate. The power module described. 電池またはコンデンサである複数の円筒型電力素子(2)と、この複数の円筒型電力素子 (2) を直列に直線状に並べて金属製のジョイントキャップ(3)で連結固定された電源モジュール (1) と、この電源モジュール (1) を収納室 (11) に内蔵するケース (10) とを備えた電源装置であって、
ジョイントキャップ (3) は、円板状の第１接続部 (3A) と、この第１接続部 (3A) の外周に設けられた筒状の第２接続部 (3B) と、円筒型電力素子 (2) の表面に沿った形状の放熱フィン (5) とを有し、
ジョイントキャップ (3) の第１接続部 (3A) は、互いに連結している一方の円筒型電力素子 (2) の第１電極 (2A) である突部電極に固定され、ジョイントキャップ (3) の第２接続部 (3B) は、内側に他方の円筒型電力素子 (2) を挿入して、この円筒型電力素子 (2) の第２電極 (2B) である外装缶 (2a) に固定され、
収納室 (11) の内面を、円筒型電力素子 (2) の外形に沿って湾曲し、
電源モジュール (1) を収納室 (11) に内蔵した状態において、放熱フィン (5) を、円筒型電力素子 (2) の表面と、収納室 (11) の内面に接触しない位置に配設し、ケース(10)の収納室(11)に冷却空気を送風して電源モジュール(1)を冷却してなる電源モジュールを内蔵する電源装置。A plurality of cylindrical power elements (2) , which are batteries or capacitors, and a power module (1 ) in which the plurality of cylindrical power elements (2) are arranged in a straight line in series and connected and fixed by a metal joint cap (3) ) and, a power supply device that includes a casing (10) having a built-in power supply module (1) to the storage chamber (11),
The joint cap (3) includes a disk-shaped first connection portion (3A) , a cylindrical second connection portion (3B) provided on the outer periphery of the first connection portion (3A) , and a cylindrical power element. (2) having a heat radiating fin (5) shaped along the surface ,
The first connecting portion of the joint cap (3) (3A) is fixed to the protrusion electrode is the first electrode of one of the cylindrical power devices that are connected (2) (2A) to each other, the joint cap (3) The second connecting part (3B) is inserted into the other cylindrical power element (2 ) and fixed to the outer can (2a) which is the second electrode (2B) of the cylindrical power element (2) . And
The inner surface of the storage chamber (11) is curved along the outer shape of the cylindrical power element (2) ,
With the power supply module (1) built in the storage chamber (11) , the radiating fins (5) are arranged in a position that does not contact the surface of the cylindrical power element (2) and the inner surface of the storage chamber (11). A power supply device incorporating a power supply module, in which cooling air is blown into the storage chamber (11) of the case (10) to cool the power supply module (1). ジョイントキャップ(3)が、１枚の金属板をプレス加工して第１接続部(3A)と第２接続部(3B)と放熱フィン(5)とを一体構造に設けている請求項４に記載される電源モジュールを備える電源装置。Joint cap (3) is a single metal plate press working first connecting portion and (3A) second connecting portion and (3B) and the heat radiating fins (5) to claim 4 which is formed integrally with the structure A power supply comprising the described power supply module.

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