WO2011064956A1 - 電池モジュール - Google Patents

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WO2011064956A1
WO2011064956A1 PCT/JP2010/006638 JP2010006638W WO2011064956A1 WO 2011064956 A1 WO2011064956 A1 WO 2011064956A1 JP 2010006638 W JP2010006638 W JP 2010006638W WO 2011064956 A1 WO2011064956 A1 WO 2011064956A1
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高津克己
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パナソニック株式会社
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    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries

Definitions

  • the present invention relates to a battery module provided with a plurality of unit cells.
  • the demand for rechargeable batteries that can be used repeatedly has been increasing from the viewpoint of resource saving and energy saving.
  • the secondary battery is used as a driving power source for various types of portable electronic devices such as mobile phones, digital cameras, video cameras, laptop computers, and mobile communication devices. Furthermore, in recent years, with the spread of hybrid vehicles and electric vehicles, the demand for secondary batteries is further increasing.
  • a battery formed by electrically connecting a plurality of general-purpose cells is known.
  • a plurality of general-purpose cells called "18650" are combined to form one battery module.
  • temperature control of a plurality of unit cells is carried out by water cooling or air cooling.
  • the temperature of a battery has a major impact on the performance and life of the battery. Therefore, in the battery module which concerns on patent document 1, the cooling pipe which a liquid refrigerant distribute
  • the phase change member is filled with the space between adjacent unit cells.
  • the phase change member is in contact with the unit cell, absorbs heat from the unit cell, and changes from the solid phase to the liquid phase.
  • the operating temperature of the unit cell is adjusted within a predetermined temperature range.
  • JP 2008-541386 A Japanese Patent Publication No. 2003-533844
  • the temperature control structure of the battery module according to Patent Document 1 has a problem. Specifically, in the configuration in which the cooling pipe is disposed in the vicinity of the unit cell, the heat exchange efficiency between the unit cell and the refrigerant is poor, and it is difficult to efficiently adjust the temperature of the unit cell. Moreover, in the structure which distribute
  • This invention is made in view of this point, The place made as the objective is to adjust the temperature of a unit cell efficiently, hold
  • one or some of the plurality of unit cells may generate abnormal heat.
  • abnormal heat generation is the temperature at which the unit cell temperature is low (the possibility of degrading the performance even if the unit cell is stored for a long time), which is higher than the operating temperature and higher than the allowable upper limit temperature Also means a heat that would exceed the low temperature). If abnormal heat generation occurs, the performance of the unit cell may deteriorate, and in some cases, the unit cell may be in a thermal runaway state.
  • abnormal heat generation when an internal short circuit occurs in the unit cell, the unit cell becomes high temperature, causing abnormal heat generation.
  • oxygen is released from the high temperature electrode plate, and the oxygen causes a chemical reaction with materials around the electrolyte solution and the like.
  • Such a chemical reaction causes the unit cell to be at a higher temperature and to cause a thermal runaway state. As a result, further abnormal heat is generated.
  • abnormal heat generation also occurs when a large current flows in the unit cell due to the occurrence of an external short circuit or when the unit cell is overcharged.
  • the battery module since the battery module has a plurality of unit cells, even if abnormal heat generation occurs in one unit cell, it can function as the battery module. However, when the heat of the abnormally generated unit cell is transmitted to the other unit cells in close proximity, the other unit cells also have an abnormally high temperature, and there is also a possibility that the performance may be deteriorated. Furthermore, there is also a possibility that another unit cell further adjacent to the other unit cell may be heated to deteriorate the performance of the adjacent unit cell. As described above, in a battery module having a plurality of unit cells, the abnormal heat generation caused by one unit cell adversely affects the other normal unit cells, and further, the abnormal heat generation is chained to the adjacent unit cells. There is a risk of
  • Another aspect of the present invention is made in view of such a point, and the object of the present invention is to adversely affect other cells when abnormal heat is generated in one of the plurality of cells. It is to suppress the effect.
  • the present invention is directed to a battery module provided with a plurality of columnar unit cells and a holder for holding the unit cells.
  • the holder may include a cylindrical housing portion for housing the unit cell, a temperature control unit for adjusting the temperature of the unit cell, and a pressing unit for pressing the unit cell against the inner circumferential surface of the housing portion.
  • the unit cell is made of metal or high thermal conductivity resin, and the unit cell has its outer peripheral surface in contact with the inner peripheral surface of the housing unit by being pressed by the pressing unit.
  • the battery module further includes a holder for holding the plurality of unit cells, and a phase change member disposed in the holder for absorbing heat of the temperature of the unit cells to change the phase; It is not in contact with the unit cell, and is thermally connected to the unit cell via the holder.
  • thermally connected to the unit cell via the holder means that heat exchange between the unit cell and the phase change member is not directly performed between the two, but the heat from the unit cell is a holder. Heat from the phase change member to the unit cell via the holder.
  • the heat of the unit cell can be efficiently conducted from the unit cell to the temperature control unit via the holder, the temperature of the unit cell can be efficiently controlled. Further, the unit cell can be firmly held by the holder since the unit cell is accommodated in the accommodation unit in a state where the outer peripheral surface of the unit cell is in contact with the inner peripheral surface of the accommodation unit.
  • the heat of the abnormally generated unit cell can be absorbed by the phase change member via the holder, the temperature rise of the other unit cells can be suppressed.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view of the battery module according to the first embodiment.
  • FIG. 2 is an exploded perspective view of the battery unit.
  • FIG. 3 is a longitudinal sectional view of the unit cell.
  • FIG. 4 is a plan view of the battery unit with the positive electrode connection plate, the space, and the lid member omitted.
  • FIG. 5 is a longitudinal cross-sectional view of the battery unit taken along line VV of FIG. 6 is a longitudinal sectional view of the battery unit taken along line VI-VI of FIG.
  • FIG. 7 is a bottom view of the lid member.
  • FIG. 8 is a partially enlarged plan view of the battery unit according to the second embodiment with the positive electrode connection plate, the space, and the lid member omitted.
  • FIG. 9 is a partially enlarged plan view of a battery unit according to another embodiment in a state in which the positive electrode connection plate, the space, and the lid member are omitted.
  • FIG. 1 shows a sectional view of a battery module 1 according to an exemplary embodiment 1 of the present invention
  • FIG. 2 shows an exploded perspective view of a battery unit. In FIG. 1, only the outer shape of the unit cell 20 is illustrated.
  • the battery module 1 includes a plurality of unit cells 20, 20,..., Holders 3, 3,... Holding the unit cells 20, 20,. , Spacers 12, 12, ... interposed between the positive electrode end face of the unit cells 20, 20, ... and the positive electrode connecting plate 11, and the negative electrodes of the unit cells 20, 20, ... .., And cover members 14, 14,..., Which are attached to the holder 3 and form a discharge space 14 h described later on the positive electrode side of the unit cells 20, 20,. And a case 15 for accommodating them.
  • the battery module 1 is mounted on, for example, a hybrid vehicle or an electric vehicle as a motive power source thereof. In FIG. 1, the battery module 1 is disposed on the floor 18 of the hybrid vehicle.
  • the battery module 1 of the present embodiment twelve unit cells 20, 20,... Are configured as one battery unit 10. Furthermore, in the battery module 1, four battery units 10, 10,... Are provided. The four battery units 10, 10,... Are housed in the case 15.
  • the holder 3, the positive electrode connection plate 11, the spacer 12, the negative electrode connection plate 13, and the lid member 14 are provided one for each battery unit 10. That is, in the battery unit 10, twelve unit cells 20, 20,... Are held by the holder 3.
  • the positive terminals of the unit cells 20, 20, ... are connected to the positive electrode connection plate 11, while the respective negative terminals of the unit cells 20, 20, ... are connected to the negative connection plate 13. Ru.
  • the positive electrode connection 11 of one battery unit 10 is connected to the negative electrode connection plate 1 of the other battery unit 10. That is, four battery units 10, 10,... In which twelve unit cells 20, 20,... Are connected in parallel are connected in series.
  • FIG. 1 The longitudinal cross-sectional view of the unit cell 20 is shown in FIG.
  • the unit cell 20 is a cylindrical lithium ion secondary battery, and is, for example, a general purpose battery of 18650 size.
  • the unit cell 20 seals a positive electrode 21a and a negative electrode 21b wound in a state of sandwiching the separator 21c, a battery case 22 accommodating the positive electrode 21a and the negative electrode 21b together with a non-aqueous electrolyte solution, and the open end of the battery case 22 And a sealing plate.
  • the battery case 22 is formed in a bottomed cylindrical shape whose one end is open.
  • the sealing plate has a filter 23, an inner cap 24, an inner gasket 25, a valve body 26 and a terminal plate 27.
  • the filter 23, the inner cap 24, the inner gasket 25, the valve body 26 and the terminal plate 27 are stacked in this order from the inside to the outside of the battery case 22.
  • the peripheral portions of the filter 23, the inner cap 24, the inner gasket 25, the valve body 26 and the terminal plate 27 are joined to the open end of the battery case 22 via the outer gasket 28. It is done.
  • the outer gasket 28 is made of resin, and the battery case 22 and the sealing plate are insulated.
  • the filter 23 is formed in a circular plate shape in which a portion other than the peripheral portion is recessed inward in the axial direction of the battery case 22.
  • a through hole 23 a is formed at the center of the filter 23.
  • the inner cap 24 is formed in a disk shape with a central portion protruding outward in the axial direction of the battery case 22.
  • a plurality of through holes 24 a, 24 a are formed in the inner cap 24 so as to surround the central projecting portion.
  • the inner gasket 25 is made of resin and has a ring shape formed of a flat plate.
  • the valve body 26 is formed in a disk shape. The central protrusion of the inner cap 24 is joined to the valve body 26.
  • the surface of the valve body 26 is subjected to score processing in a predetermined shape.
  • the terminal plate 27 is formed in a disk shape, and a protrusion 27 a protruding outward in the axial direction of the battery case 22 is formed at the center thereof.
  • a plurality of through holes 27 b and 27 b are formed in the side peripheral surface of the protrusion 27 a of the terminal plate 27.
  • the terminal plate 27 functions as a positive electrode terminal.
  • the peripheries of the filter 23, the inner cap 24, the inner gasket 25, the valve body 26, and the terminal plate 27 overlap each other.
  • Insulating plates 29a and 29b are disposed at both axial ends of the wound positive electrode 21a and negative electrode 21b.
  • the positive electrode 21a is joined to the filter 23 through the positive electrode lead 21d.
  • the positive electrode 21 a is electrically connected to the terminal plate 27 via the positive electrode lead 21 d, the filter 23, the inner cap 24 and the valve body 26.
  • the negative electrode 21 b is joined to the bottom of the battery case 22 which also serves as the negative electrode terminal through the negative electrode lead 21 e.
  • the internal pressure rises when an internal short circuit or the like occurs.
  • a short circuit current flows through the positive electrode 21a and the negative electrode 21b, and the positive electrode 21a and the negative electrode 21b become high in temperature.
  • the temperature of the positive electrode 21a and the negative electrode 21b becomes high, oxygen in the positive electrode 21a and the negative electrode 21b is released, and the oxygen causes a chemical reaction with the surrounding electrolyte.
  • the temperature inside the unit cell 20 becomes high and the internal pressure rises.
  • the valve body 26 expands toward the terminal plate 27 side, and the connection between the valve body 26 and the inner cap 24 is released.
  • the current path is cut off.
  • the valve body 26 tears.
  • the valve body 26 is easily torn from the portion of the score processing.
  • the gas in the unit cell 20 is passed through the through hole 23a of the filter 23, the through holes 24a and 24a of the inner cap 24, the central opening of the inner gasket 25, the tear of the valve body 26, and the terminals.
  • the battery case 22 is discharged through the through holes 27 b and 27 b of the plate 27.
  • the safety mechanism of the unit cell 20 described above is not limited to this structure, and may have another structure.
  • FIG. 4 is a plan view of the battery unit 10 with the positive electrode connection plate 11, the spacer 12 and the lid member 14 omitted
  • FIG. 5 is a longitudinal sectional view of the battery unit 10 taken along line VV in FIG. 6 shows a longitudinal sectional view of the battery unit 10 taken along line VI-VI in FIG. 4, and
  • FIG. 7 shows a bottom view of the lid member 14. As shown in FIG. In FIGS. 5 and 6, only the outer shape of the unit cell 20 is illustrated.
  • the holder 3 has a holder main body 30 provided with housing portions 31, 31, ... for housing the unit cells 20, and a pressing wall for pressing the unit cells 20 housed in the housing portion 31 to the inner peripheral wall of the housing portion 31.
  • 33, refrigerant flow paths 34, 34, ... provided in the holder main body 30, and phase change members 4, 4, ... provided in the holder main body 30 and changing from solid phase to liquid phase at a predetermined melting point have.
  • the pressing wall 33 constitutes a pressing part
  • the refrigerant flow passage 34 and the phase change member 4 constitute a temperature control part.
  • the holder main body 30 is an extrusion-molded product of an aluminum alloy, and is formed in a substantially rectangular parallelepiped shape.
  • twelve substantially cylindrical accommodating portions 31 are formed to penetrate.
  • the twelve accommodation portions 31, 31, ... are arranged in four rows and three columns, with their axes being parallel to one another.
  • the holder body 30 has four column direction walls 36, 36,... Extending in the column direction and aligned in the row direction. And between the row direction walls 36 and 36 adjacent to each other, four sets of a cylindrical wall 32 with a semicircular cross section and a pressing wall 33 opposed to the cylindrical wall 32 across the axis center thereof are arranged in the row direction. It is. An accommodating portion 31 is defined between the pair of cylindrical walls 32 and the pressing wall 33.
  • the holder main body 30 is provided with four rows and three columns of accommodating portions 31, 31,.
  • the inner circumferential diameter of the cylindrical wall 32 is substantially the same as the outer circumferential diameter of the unit cell 20.
  • the pressing wall 33 is a connecting portion connecting the cylindrical portion 33a formed in the same cylindrical shape as the cylindrical wall 32 and both circumferential end edges of the cylindrical portion 33a to one circumferential end and the other circumferential end of the cylindrical wall 32. 33b and 33b.
  • the cylindrical portion 33 a is coaxial with the cylindrical wall 32, but the inner circumferential diameter is slightly smaller than that of the cylindrical wall 32.
  • the connecting portions 33b, 33b protrude outward beyond an imaginary cylinder having the same axial center and inner circumferential diameter as the cylindrical wall 32, and have a curved cross section.
  • the pressing wall 33 is easily elastically deformed in the radial direction by the presence of the connecting portions 33 b and 33 b.
  • the refrigerant flow path 34 is provided between the accommodation portions 31 and 1 adjacent in the row direction. That is, the refrigerant channel 34 includes the cylindrical wall 32 of one of the accommodation portions 31 and 31 adjacent to the row direction, the pressing wall 33 of the other accommodation portion 31, and the column direction walls 36 and 36. It is sectioned by.
  • the refrigerant flow path 34 configured in this manner extends in parallel with the axial direction of the housing portion 31 and penetrates the holder main body 30.
  • These three refrigerant flow paths 34, 34,... Are provided in the row direction of the accommodation portions 31, 31,.
  • the cylindrical wall 32 is positioned at one end in the column direction of the holder main body 30, and the pressing wall 33 is positioned at the other end in the column direction.
  • the cylindrical wall 32 and the pressing wall 33 located at the end in the row direction respectively have refrigerants between the peripheral wall 16 b of the lower case 16 and the battery unit 10, which will be described later, when the battery unit 10 is accommodated in the case 15.
  • Divide and form a flow path (not shown). That is, in the column direction of the holder main body 30, the three refrigerant channels 34, 34, ... formed by the cylindrical wall 32 and the pressing wall 33, and the three refrigerant channels 34, 34, ...
  • the refrigerant flow passage located on one end side in the column direction and defined by the cylindrical wall 32 and the peripheral wall 16b of the lower case 16, and the three refrigerant flow passages 34, 34, ... in the column direction A total of five refrigerant flow paths 34, 34,..., Which are located on the other end side and are divided by the pressure wall 33 and the peripheral wall 16b of the lower case 16, are arranged.
  • the phase change members 4, 4,... are disposed in the disposition portions 35, 35,... Formed in the row direction walls 36, 36,. More specifically, four arrangement portions 35, 35,... Are formed in the row direction for each row direction wall 36. Sixteen arrangement portions 35, 35,... Are formed as the holder body 30 as a whole. Each arrangement portion 35 extends in parallel with the axial direction of the accommodation portion 31 and penetrates the holder 3. In addition, each arrangement portion 35 is formed at a position adjacent to the accommodation portion 31.
  • the phase change member 4 is a member that changes from the solid phase to the liquid phase according to the temperature.
  • the phase change member 4 is a member obtained by mixing water (35 to 50% by weight), sodium sulfate (30 to 50% by weight), sodium chloride (5 to 20% by weight) as an active ingredient, ⁇ 45 wt%), a member composed of sodium acetate (44-65 wt%) as an active ingredient, water (30-45 wt%) and trisodium phosphate (35-65 wt%) as active ingredients It is a member formed by mixing. Since these are compounds of a salt and water, they are less likely to burn even when exposed to high temperatures as compared with those containing an aromatic organic compound, an organic acid, a wax, an alcohol and the like.
  • phase change member 4 can be configured of “ClimSel C28”, “ClimSel C48”, “ClimSel C58”, “ClimSel C70” or the like by Climator Sweden AB.
  • phase change member 4 one containing paraffin wax, one obtained by combining chlorobenzene and bromobenzene, stearic acid, and various esters of stearic acid with methyl alcohol, propyl alcohol and butyl alcohol, etc. as active ingredients There is. However, from the viewpoint that combustion does not occur, the phase change member 4 containing the above-described salt and water as active ingredients is preferable.
  • phase change member 4 may be a member that changes phase from the solid phase to the gas phase, such as camphor, or a member that changes from the liquid phase to the gas phase, such as water. However, since the phase change member 4 is disposed in the arrangement portion 35, the phase change member 4 does not change in volume before and after the phase change. A member that changes in phase from the solid phase to the liquid phase and does not change in phase to the gas phase is preferred.
  • the phase change member 4 is disposed in the disposition portion 35 in a state of being sealed in a laminate or aluminum foil.
  • the phase change member 4 may be disposed directly on the disposition unit 35.
  • aluminum foil or the like may be welded to the holder 3 so as to seal both end portions of the disposition portion 35.
  • the aluminum foil is scored when the internal pressure of the disposition portion 35 is excessively raised by scoring the aluminum foil. You may configure it.
  • the phase change temperature (i.e., the melting point) of the phase change member 4 is a temperature within the allowable temperature range of the unit cell 20, and more specifically, a temperature slightly lower than the allowable upper limit temperature of the unit cell 20.
  • the allowable upper limit temperature is a temperature at which the possibility of occurrence of an internal short circuit in the unit cell 20 is high.
  • the unit cell 20 has an operating temperature range that can achieve desired performance.
  • the unit cell 20 has a storage temperature which is a temperature higher than the operation upper limit temperature and which is a temperature at which the possibility of deterioration of performance is low even if it is left for a long time.
  • the unit cell 20 has an allowable upper limit temperature which is a temperature higher than the storage temperature and at which the possibility of the occurrence of the internal short circuit is high.
  • pilot holes 36a, 36a,... For tapping screws are formed.
  • Each pilot hole 36 a penetrates the row direction wall 36 in a direction parallel to the axial direction of the accommodation portion 31.
  • a split groove is formed in each pilot hole 36a along its axial direction.
  • the unit cell 20 has its axis aligned with the axis of the accommodation portion 31 and is inserted from one axial end side of the accommodation portion 31 in the axial direction.
  • the cylindrical portion 33a of the pressing wall 33 is positioned inward of a virtual cylinder whose axial center and inner circumferential diameter are the same as that of the cylindrical wall 32. have a finger in the pie. Therefore, by elastically deforming the pressing wall 33 outward in the radial direction, the space in the housing portion 31 is enlarged, and the unit cell 20 is installed in the housing portion 31.
  • the unit cell 20 housed in the housing portion 31 is elastically pressed by the pressing wall 33, and the outer peripheral surface thereof is in close contact with the inner peripheral surface of the cylindrical wall 32 of the housing portion 31.
  • the inner diameter of the cylindrical portion 33a of the pressing wall 33 is smaller than the outer diameter of the unit cell 20, when the unit cell 20 is installed in the housing portion 31, the cylindrical portion 33a is elastically deformed and the inner periphery of the cylindrical portion 33a The surface is in close contact with the outer peripheral surface of the unit cell 20.
  • the negative electrode connection plate 13 is a plate-like member made of a nickel plate, a nickel-plated steel plate or the like, and has a substantially rectangular bottom portion 13a and a connection portion 13b erected from one edge of the bottom portion 13a. Have. In the bottom 13a of the negative electrode connection plate 13, a plurality of insertion holes 13f, 13f, ... through which tapping screws are inserted are formed. The positions of the insertion holes 13f, 13f,... Correspond to the positions of the pilot holes 36a, 36a,.
  • the negative electrode connection plate 13 is screwed to the holder 3 from the one end side in the axial direction of the housing portions 31, 31,... Through a tapping screw inserted in the insertion holes 13f, 13f,.
  • the axial direction one end side is a side on which the bottom portion of the battery case 22 is located when the unit cell 20 is accommodated in the accommodation portion 31.
  • passage openings 13e, 13e,... Having the same shape as the refrigerant passages 34, 34,.
  • the flow path openings 13e, 13e,... Communicate with the refrigerant flow paths 34, 34,... Of the holder 3 when the negative electrode connection plate 13 is attached to the holder 3.
  • the housings 31, 31,... Of the holder 3 and the dispositions 35, 35, ... are sealed by their bottoms by the bottom 13 a of the negative electrode connection plate 13. It is stopped.
  • the bottom 13a of the negative electrode connection plate 13 and the bottom of the battery case 22 of each unit cell 20 are joined by spot welding.
  • the connection portion 13 b extends perpendicularly to the bottom portion 13 a from one of the pair of edge portions extending in the column direction of the bottom portion 13 a.
  • a negative electrode terminal piece 13c that is bent and extends in parallel with the bottom portion 13a is provided at the tip end of the connection portion 13b.
  • the bottom portion 13a and the negative electrode terminal piece 13c extend to the opposite sides with respect to the connection portion 13b.
  • two through holes 13d, 13d are formed in line in the column direction.
  • the spacer 12 has substantially the same shape as the negative electrode connection plate 13. That is, the spacer 12 is a substantially rectangular flat member.
  • the spacer 12 is made of, for example, an insulating member such as aramid insulating paper or a glass epoxy sheet.
  • the spacer 12 is disposed on the other end side in the axial direction of the housing portions 31, 31,... Of the holder 3.
  • a plurality of insertion holes 12c, 12c, ... through which tapping screws are inserted are formed.
  • the spacers 12 are tightened together when the lid member 14 is attached to the holder 3 by a tapping screw.
  • the positions of the insertion holes 12c, 12c,... Correspond to the positions of the lower holes 36a, 36a,.
  • the spacer 12 has flow path openings 12a, 12a, ... having the same shape as the refrigerant flow paths 34, 34, ... of the holder 3 and the projection 27a of the positive electrode terminal of the unit cell 20 accommodated in the accommodation portion 31.
  • Large diameter through holes 12b, 12b,... When the spacer 12 is attached to the holder 3, the flow path openings 12a, 12a, ... communicate with the refrigerant flow paths 34, 34, ... of the holder 3, and the through holes 12b, 12b, ... are storage portions of the holder 3. It communicates with 31, 31,.
  • the projecting portion 27 a of the unit cell 20 housed in the housing portion 31 is positioned inside the through hole 12 b without contacting the spacer 12.
  • the opening ends of the disposition portions 35 of the holder 3 are sealed by the spacer 12. That is, the disposition portion 35 is sealed by sealing one opening end with the negative electrode connection plate 13 and the other opening end with the spacer 12.
  • the positive electrode connection plate 11 is a flat plate-like member made of a nickel plate, a nickel-plated steel plate or the like, and arranged in 4 rows and 3 columns in the same manner as the housing portions 31, 31,. And the row direction connection portions 11b, 11b,... Connecting the disk portions 11a, 11a,... In the row direction with each other, and the row direction connection portions 11b, 11b,. , And a positive electrode terminal piece 11d provided on the outer side in the row direction than the four disk portions 11a, 11a,... Located on one end side in the row direction Have. Each row direction connection portion 11b connects three disk portions 11a, 11a,... In the row direction. Each row direction connection portion 11b is formed wider than the column direction connection portion 11c.
  • the positive electrode connection plate 11 is joined by spot welding to the projecting portion 27 a of the unit cell 20 in which the disk portions 11 a, 11 a,... Are housed in the housing portion 31 of the holder 3.
  • Four circular arc shaped through holes 11 e, 11 e,... are formed in each disk portion 11 a so as to surround a central portion in contact with the protruding portion 27 a of the unit cell 20.
  • the positive electrode terminal piece 11 d protrudes to one side in the row direction than the holder 3 in plan view. In the positive electrode terminal piece 11d, two through holes 11f and 11f are formed side by side in the column direction.
  • the lid member 14 has a top plate 14a, a peripheral wall 14b provided on the peripheral portion of the top plate 14a, and flow path wall portions 14c, 14c, ... which define the refrigerant flow paths 14d, 14d, ... It is made of an aluminum alloy.
  • the top plate 14 a has a substantially rectangular shape and has substantially the same shape as the negative electrode connection plate 13.
  • the peripheral wall 14b is provided on three of the four side edges of the top plate 14a.
  • the peripheral wall 14 b has a shape along the outer peripheral shape of the spacer 12. Specifically, the peripheral wall 14b is provided on a side edge other than one side edge extending in the column direction among the pair of side edges extending in the row direction and the pair of side edges extending in the column direction in the top plate 14a.
  • the periphery of the lid member 14 is surrounded from three sides by the peripheral wall 14 b and is open to one side in the row direction.
  • the opening of the lid member 14 serves as a gas discharge port 14i when gas is released from the unit cell 20 when the unit cell 20 abnormally generates heat.
  • the lid member 14 has a shape that protrudes in one of the row directions from the holder 3 in a plan view.
  • nine cylindrical flow path wall portions 14c extend to the same side as the peripheral wall 14b.
  • a coolant channel 14d is formed in each channel wall portion 14c.
  • the inner peripheral shape of the refrigerant flow passage 14 d is the same as the inner peripheral shape of the refrigerant flow passage 34 of the holder 3.
  • Each refrigerant channel 14 d communicates with the channel opening 12 a of the spacer 12 and the refrigerant channel 34 of the holder 3 when the lid member 14 is attached to the holder 3. Furthermore, in the vicinity of the discharge port 14i of the lid member 14, two cylindrical walls 14f, 14f extending from the top plate 14a to the same side as the peripheral wall 14b are provided. As will be described in detail later, bolts that connect one positive electrode connection plate 11 and the other negative electrode connection plate 13 of two adjacent battery units 10 and 10 are inserted through the cylindrical walls 14f and 14f.
  • the lid member 14 has a plurality of insertion holes 14g, 14g, ... through which tapping screws are inserted. The positions of the insertion holes 14g, 14g,...
  • the lid member 14 is screwed to the holder 3 via a tapping screw inserted into the insertion holes 14g, 14g,... While sandwiching the spacer 12 with the holder 3.
  • the peripheral wall 14 b of the lid member 14 and the tips of the flow path wall portions 14 c, 14 c,... Are in contact with the spacer 12.
  • the peripheral wall 14 b and the flow path wall portions 14 c, 14 c,... are not in contact with the positive electrode connection plate 11 positioned on the spacer 12.
  • an insulator is provided at the tip of each of the cylindrical walls 14f, 14f, and is in contact with the positive electrode terminal piece 11d of the positive electrode connection plate 11 via the insulator. That is, the lid member 14 and the positive electrode connection plate 11 are electrically insulated.
  • the respective refrigerant channels 14 d of the lid member 14 are the channel openings 12 a of the spacer 12, the refrigerant channels 34 of the holder 3, and the channel openings 13 e of the negative electrode connection plate 13. And communicate with them to form one refrigerant flow path.
  • discharge spaces 14 h, 14 h,... are partitioned between the lid member 14 and the spacer 12.
  • the discharge spaces 14 h, 14 h,... are generally partitioned in the row direction by the flow path wall portions 14 c, 14 c,. That is, four discharge spaces 14h, 14h,... Are formed to extend in the row direction.
  • the discharge spaces 14h, 14h,... are opened to the outside at the discharge port 14i on one side in the row direction.
  • the high temperature gas from the unit cell 20 is released when the unit cell 20 abnormally generates heat as described above. Specifically, when an internal short circuit occurs in the unit cell 20, high temperature gas is released from the unit cell 20.
  • the gas released from the unit cell 20 flows into the discharge space 14 h through the through holes 12 b of the spacer 12 and the through holes 11 e, 11 e,... Of the positive electrode connection plate 11.
  • the gas flows in the discharge space 14 h and is discharged to the outside of the lid member 14 from the discharge port 14 i.
  • the four battery units 10, 10,... Configured in this way are housed in the case 15.
  • the case 15 has a lower case 16 and an upper case 17.
  • the lower case 16 divides the four housing spaces by dividing a substantially rectangular bottom wall 16a, peripheral walls 16b erected on four peripheral portions of the bottom wall 16a, and a space in the lower case 16 Partition walls 16c, 16c,...
  • Each of the four battery units 10, 10,... Is accommodated in the accommodation space in the lower case 16.
  • the positive electrode terminal piece 11d of the positive electrode connection plate 11 of one battery unit 10 and the negative electrode terminal piece 13c of the negative electrode connection plate 13 of the other battery unit 10 are adjacent to each other. And housed in the lower case 16.
  • an insert nut is provided on the tip end surface of the partition wall 16c. The insert nut is located in the through holes 11 f and 11 f of the positive electrode terminal piece 11 d and the through holes 13 d and 13 d of the negative electrode terminal piece 13 c.
  • passage openings 16d, 16d,... Communicating with the refrigerant passage of the battery unit 10 are formed to penetrate. That is, when the battery unit 10 is disposed in the housing space of the lower case 16 and bolted to the partition wall 16c, the flow path openings 13e, 13e, ... of the negative electrode connection plate 13 of the battery unit 10; The flow path openings 16d, 16d,... Of the lower case 16 communicate with each other.
  • the upper case 17 has a substantially rectangular top plate 17a, peripheral walls 17b depending from the four peripheral portions of the top plate 17a, and cylindrical flow path wall portions 17c, 17c, ... hanging from the top plate 17a. doing.
  • the upper case 17 is bolted to the lower case 16.
  • the tip of each flow path wall portion 17 c is in contact with the lid member 14 of the battery unit 10.
  • a refrigerant channel 17d is formed in the inside of each channel wall 17c.
  • the coolant channel 17 d penetrates the top plate 17 a.
  • the refrigerant channels 17 d, 17 d,... Communicate with the refrigerant channels of the battery unit 10. That is, when the upper case 17 is attached to the lower case 16, the refrigerant channels 14d, 14d, ... of the lid member 14 of the battery unit 10 and the refrigerant channels 17d, 17d, ... of the upper case 17 communicate with each other. It is supposed to be.
  • a discharge port 17e for discharging the gas ejected from the unit cell 20 to the outside of the case 15 is formed to penetrate. That is, the gas ejected from the unit cell 20 flows in the discharge space 14 h formed by the lid member 14 and is discharged from the battery unit 10 into the case 15 through the discharge port 14 i. The gas discharged into the case 15 flows through the space between the battery units 10, 10, ... and the upper case 17, and is discharged from the discharge port 17e to the outside of the case 15.
  • the case 15 protrudes out of the case 15 from the joint surface with the case 17.
  • the battery module 1 configured in this manner is placed on the floor 18 of the chassis.
  • a plurality of air blowing grooves 18a (only one is shown in FIG. 1) are formed.
  • a fan 18 b is provided at one end of the air blowing groove 18 a. Air is introduced into the air blowing groove 18a by the fan 18b.
  • the battery module 1 is placed on the floor 18 such that the flow path openings 16 d, 16 d,... Of the lower case 16 are positioned on the air blowing groove 18 a.
  • the air introduced into the air blowing groove 18a by the fan 18b flows from the flow path openings 16d, 16d,... Of the lower case 16 into the refrigerant flow path of the battery units 10, 10,.
  • the air blowing to the air blowing groove 18a is not limited to the air blowing from the fan 18b. Air from a vehicle air conditioner (not shown) may be guided to the air blowing groove 18a through a duct or the like.
  • the unit cells 20, 20,... are heated to a high temperature by charge and discharge, but are air-cooled by the air flowing through the refrigerant channels of the battery units 10, 10,. Specifically, the heat generated by the unit cell 20 is thermally conducted to the holder 3 holding the unit cell 20. Then, the heat conducted to the holder 3 is conducted in the holder 3 and thermally transferred to the refrigerant flowing through the refrigerant channels 34, 34,... In the refrigerant channels 34, 34,. At this time, the amount of heat transferred from the unit cell 20 to the refrigerant can be adjusted by adjusting the temperature and flow rate of the air blown by the fan 18 b.
  • the temperature of the unit cells 20, 20, ... is adjusted by adjusting the temperature and flow rate of air according to the detected temperature. It can be controlled to a desired value.
  • the temperature sensor can be attached to the connecting portion 33 b of the pressing wall 33 or the outer peripheral surface of the battery case 22 of the unit cell 20 in the housing portion 31 of the holder 3.
  • the unit cell 20 is in close contact with the cylindrical wall 32 by the pressing of the pressing wall 33.
  • the cylindrical portion 33 a of the pressing wall 33 is elastically deformed and is in close contact with the outer peripheral surface of the unit cell 20. Therefore, the heat of the unit cell 20 is efficiently conducted to the holder 3.
  • the holder 3 is made of metal, the heat conducted from the unit cell 20 to the holder 3 is efficiently conducted in the holder 3 to the refrigerant channels 34, 34,.
  • the heat of the unit cell 20 can be efficiently transferred to the refrigerant.
  • the cylindrical wall 32 and the pressing wall 33 in close contact with the unit cell 20 are also wall portions that define the refrigerant channel 34, the heat conduction distance between the unit cell 20 and the refrigerant is very short, ie, The thermal resistance between the unit cell 20 and the refrigerant is very small. That is, on the inner peripheral surface of the cylindrical wall 32, the heat conducted from the unit cell 20 to the cylindrical wall 32 is transferred to the refrigerant flowing in the refrigerant channel 34 on the outer peripheral surface of the cylindrical wall 32.
  • the heat conducted from the unit cell 20 to the pressing wall 33 is transferred to the coolant flowing in the coolant channel 34 on the outer circumferential surface of the pressing wall 33. Therefore, the heat of the unit cell 20 is more efficiently transmitted to the refrigerant.
  • the unit cell 20 when the unit cell 20 ejects a gas by an internal short circuit or the like, the unit cell 20 itself has a high temperature. Also, when the unit cell 20 is overcharged or when the unit cell 20 is charged and discharged with a large current, the unit cell 20 has a high temperature. Also in this case, the unit cell 20 is cooled by the refrigerant flowing through the refrigerant channels 34, 34,. However, unlike in normal operation, in such an abnormal heat generation state, the amount of heat generated by the unit cell 20 can not be absorbed only by the refrigerant flowing through the refrigerant channels 34, 34,.
  • phase change members 4, 4,... which are heated to change from the solid phase to the liquid phase when the temperature reaches the melting point.
  • the phase change members 4, 4, ... absorb more heat as latent heat (heat of fusion). Therefore, more heat can be absorbed by the phase change members 4, 4,...
  • the calorific value of the unit cell 20 is equal to or less than the amount of heat necessary to complete the phase change by raising the temperature of all the phase change members 4, 4,.
  • the melting point of the change members 4, 4, is set to a value equal to or lower than the allowable upper limit temperature of the unit cell 20. Therefore, when the calorific value of the unit cell 20 is equal to or less The temperature of the battery 20 can be suppressed to the allowable upper limit temperature or less.
  • phase change members 4, 4,... are disposed not only around the unit cell 20 but also around another unit cell 20.
  • the holder 3 and the unit cells 20, 20,... are thermally connected, around the unit cell 20 that generates abnormal heat and other unit cells 20, 20,. It is also thermally connected to the arranged phase change members 4, 4,. That is, the heat of the abnormally generated unit cell 20 is distributed not only to the phase change members 4, 4,... Around the unit cell 20 but also around the other unit cells 20, 20,. The heat is absorbed also by the provided phase change members 4, 4,.
  • the heat of the abnormally generated unit cell 20 can be absorbed by all of the phase change members 4, 4,... Disposed in the holder 3. As a result, it is possible to reliably suppress the temperature of the unit cell 20 which has abnormally generated heat, and to reliably suppress the temperature rise of the other unit cells 20, 20,.
  • the unit cell 20 is in close contact with the cylindrical wall 32 by the pressing of the pressing wall 33.
  • the cylindrical portion 33 a of the pressing wall 33 is elastically deformed and is in close contact with the outer peripheral surface of the unit cell 20. Therefore, the heat of the unit cell 20 is efficiently conducted to the holder 3.
  • the holder 3 is made of metal, the heat conducted from the unit cell 20 to the holder 3 is efficiently conducted to the phase change members 4, 4,.
  • the heat of the unit cell 20 can be efficiently transferred to the phase change members 4, 4,.
  • the unit cell 20 is pressed against the cylindrical wall 32 by the pressing wall 33 of the holder 3 to bring the outer peripheral surface of the unit cell 20 into contact with the inner peripheral wall of the cylindrical wall 32. Because the thermal resistance between the and the holder 3 is reduced, the heat of the unit cell 20 can be efficiently conducted to the holder 3. In addition to that, by making the holder 3 made of metal, the thermal resistance of the holder 3 itself is also reduced, so the heat conducted from the unit cell 20 to the holder 3 is the refrigerant flow path 34, 34,.
  • the phase change members 4, 4,... Can be efficiently conducted. Thus, the heat of the unit cell 20 can be efficiently transferred to the refrigerant and the phase change members 4, 4,...
  • the temperature of the unit cell 20 can be efficiently and responsively adjusted. Further, the heat of the unit cell 20 which has generated abnormal heat is disposed around the phase change members 4, 4,... Arranged around the unit cell 20, and other unit cells 20, 20,. The heat can be absorbed efficiently and quickly by the phase change members 4, 4,.
  • the unit cell 20 can be firmly held by the cylindrical wall 32 and the pressing wall 33.
  • vibration is a problem, but by firmly holding the unit cell 20 with the holder 3, the vibration resistance can be improved.
  • the contact area between the unit cell 20 and the holder 3 can be expanded by forming a part of the pressing wall 33 in a cylindrical shape and bringing it into close contact with the unit cell 20, so that the unit cell 20 and the holder 3 By further reducing the thermal resistance between them, the heat of the unit cell 20 can be efficiently conducted to the holder 3 more efficiently.
  • the thermal resistance between the unit cell 20 and the coolant can be further reduced. That is, since the unit cell 20 is in contact with the inner peripheral surface of the cylindrical wall 32 and the refrigerant is in contact with the outer peripheral surface of the cylindrical wall 32, the heat of the unit cell 20 conducts only the thickness of the cylindrical wall 32. do it. Thus, the heat of the unit cell 20 can be more efficiently transferred to the refrigerant.
  • the storage portion 31 of the unit cell 20 and the refrigerant flow path 34 can be separated, so the unit cell 20 and the refrigerant are directly connected. Contact can be prevented. As a result, the outer surface of the unit cell 20 can be prevented from being corroded by the refrigerant, and the refrigerant can be prevented from entering the unit cell 20.
  • a flow path wall portion 14c is provided on the cover member 14, and the refrigerant flowing through the refrigerant flow path 34 of the holder 3 flows through the refrigerant flow path 14d in the flow path wall portion 14c to form the spacer 12 and the cover member 14
  • the positive electrode connection plate 11 is a refrigerant by disposing the positive electrode connection plate 11 so as to avoid the flow path wall portion 14 c in the space between the spacer 12 and the lid member 14 while not flowing into the space between them. It is possible to prevent direct contact with the As a result, it is possible to prevent the corrosion of the positive electrode connection plate 11 (particularly, the portion in contact with the unit cell 20) by the refrigerant.
  • the negative electrode connection plate 12 is held between the holder 3 and the bottom wall 16 a of the lower case 16, and the negative electrode connection plate 12 has the refrigerant flow paths 34, 34.
  • the refrigerant does not contact other than the end faces of the flow path openings 13e, 13e,. can do.
  • the plurality of unit cells 20, 20,... are thermally connected via the holder 3, and the thermal resistance between the unit cell 20 and the holder 3 and the holder 3 itself is reduced. Therefore, heat can be efficiently conducted from the unit cell 20 having a high temperature to the unit cell 20 having a low temperature, and the temperatures of the unit cells 20 can be made uniform.
  • phase change members 4, 4,... In the holder 3, the heat capacity per volume of the holder 3 can be increased. That is, more heat of the unit cells 20, 20,... Can be absorbed by the holder 3 and the phase change members 4, 4,. As a result, even if abnormal heat generation occurs in one or some of the unit cells 20, it is possible to suppress the temperature of the other unit cells 20, 20, ... from becoming high. Furthermore, by adopting phase change members 4, 4, ..., even if the temperature of unit cells 20, 20, ... increases, the temperature of unit cells 20, 20, ... is of phase change members 4, 4, ... The temperature of the unit cells 20, 20,... Can be maintained at the phase change temperature until the phase change members 4, 4,...
  • the pressing wall 33 integrally with the holder main body 30, the number of assembling steps of the holder 3 can be reduced.
  • the heat capacity per volume can be increased to absorb more heat. That is, the phase change member 4 absorbs more heat as latent heat during phase change. Therefore, the phase change member 4 can absorb more heat as compared with the configuration in which the member that does not change phase absorbs the heat. As a result, the holder 3 in which the phase change member 4 is disposed can be miniaturized, and consequently, the battery module 1 can be miniaturized.
  • phase change member 4 for absorbing heat of the abnormally generated unit cell 20
  • temperature rise of the holder 3 and the other unit cells 20, 20,... Can be suppressed. That is, when heat is absorbed by a member that does not change in phase, the temperature of the member increases as heat is absorbed.
  • the temperature of the phase change member 4 rises to the melting point as it absorbs heat, when the temperature reaches the melting point, the temperature of the phase change member 4 changes from the solid phase to the liquid phase until the temperature is reached. It is substantially maintained at the melting point. Therefore, even if the abnormally generated unit cell 20 becomes high temperature, the temperatures of the holder 3 and the normal unit cells 20, 20,... Are maintained at substantially the same temperature as the melting point of the phase change member 4.
  • the phase change member 4 that changes from the solid phase to the liquid phase (that is, does not change to the gas phase) within the assumed temperature change range of the unit cell 20, the phase change member 4 is repeated repeatedly. It can be used. That is, in the phase change between the solid phase and the liquid phase, little or no volume change occurs, so that the phase change member 4 leaks from the disposition portion 35 of the holder 3 It can be prevented. Therefore, when the heat generation of the unit cell 20 which generated abnormal heat is settled and the temperature of the unit cell 20 is lowered, the temperature of the holder 3 and the phase change member 4 is also lowered. Here, since no damage such as leakage of the phase change member 4 occurs in the holder 3, the state returns to the state before abnormal heat generation occurs again. As a result, the phase change member 4 can prepare for the next abnormal heat generation.
  • the unit cell 20 is not adversely affected. That is, when the phase change member 4 and the unit cell 20 are in contact with each other, the outer surface of the unit cell 20 is corroded or enters the unit cell 20 when the phase change member 4 is in the liquid phase. In addition, there is a possibility that the unit cell 20 may be short circuited externally.
  • the unit cell 20 since the phase change member 4 and the unit cell 20 are not in contact with each other, the unit cell 20 can be protected from the phase change member 4 in the liquid phase. Even in such a configuration, since the phase change member 4 and the unit cell 20 are thermally connected via the holder 3, the heat conduction between the unit cell 20 and the phase change member 4 is efficiently performed. It can be carried out.
  • Embodiment 2 of the Invention Subsequently, an exemplary embodiment 2 of the present invention will be described.
  • omitted the positive electrode connecting plate 11, the spacer 12, and the cover member 14 to FIG. 8 is shown.
  • the battery unit 210 according to the second embodiment differs from the first embodiment in the configuration of the holder 203. Therefore, the same components as those of the first embodiment are denoted by the same reference numerals and descriptions thereof will be omitted, and different components will be mainly described.
  • the holder 203 has a holder main body 230 provided with storage portions 231, 231, ... for storing the unit cells 20, and a pressing plate 233 for pressing the unit cells 20 stored in the storage portion 231 against the inner peripheral wall of the storage portion 231.
  • Refrigerant flow paths 234, 234,... Provided in the holder main body 230
  • phase change members 4, 4,... Provided in the holder main body 230 and changing from solid phase to liquid phase at a predetermined melting point.
  • the pressure plate 233 constitutes a pressure portion
  • the refrigerant flow path 234 and the phase change member 4 constitute a temperature control portion.
  • the holder main body 230 is an extrusion-molded product of an aluminum alloy, and is formed in a substantially rectangular parallelepiped shape.
  • the holder body 230 has four column direction walls 236, 236 (only two are shown in FIG. 8) extending in the column direction and aligned in the row direction. And between the adjacent column direction walls 236, 236, a cylindrical wall 232 with a semicircular cross section, and a flat wall 237 opposed to the cylinder wall 232 with its axial center in the column direction. Lined up.
  • An accommodating portion 231 is defined between the pair of cylindrical wall 232 and the flat wall 237.
  • the holder main body 230 is provided with four rows and three columns of accommodating portions 231, 231,.
  • Protrusions 237a and 237a extending in the axial direction of the housing portion 231 are formed on the surface of the flat wall 237 on the housing portion 231 side.
  • the two protrusions 237 a and 237 a are provided at both ends in the row direction of the flat wall 237.
  • the refrigerant flow path 234 includes the cylindrical wall 232 of one of the accommodation portions 231 of the accommodation portions 231 and 231 adjacent in the column direction, the flat wall 237 of the other accommodation portion 231, and the column direction walls 236 and 236. And compartmentalized.
  • the pressing plate 233 is a flat plate-like member made of spring steel.
  • the pressing plate 233 is disposed in the housing portion 231 in a state of being in contact with the projections 237 a and 237 a of the flat wall 237. At this time, the pressing plate 233 interferes with a virtual cylinder whose axial center and inner circumferential diameter are the same as the cylindrical wall 232.
  • the unit cell 20 has its center axis aligned with the center of the storage unit 231, and is inserted from one axial end side of the storage unit 231 in the axial direction. Install in 231.
  • the pressing plate 233 is positioned inward of a virtual cylinder having the same axial center and inner circumferential diameter as the cylindrical wall 232, the unit cell 20 should be installed in the housing portion 231 as it is. I can not Therefore, by elastically deforming the central portion in the column direction of the pressing plate 233 toward the flat wall 237 side, the space in the housing portion 231 is enlarged, and the unit cell 20 is installed in the housing portion 231.
  • the unit cell 20 housed in the housing portion 231 is elastically pressed by the pressing plate 233, and the outer peripheral surface thereof is in close contact with the inner peripheral surface of the cylindrical wall 232 of the housing portion 231.
  • the unit cell 20 is pressed against the cylindrical wall 232 by the pressing plate 233 of the holder 203 to bring the outer peripheral surface of the unit cell 20 into contact with the inner peripheral wall of the cylindrical wall 232.
  • the heat resistance between the holder 203 and the holder 203 can be reduced to efficiently conduct the heat of the unit cell 20 to the holder 203.
  • the thermal resistance of the holder 203 itself is also reduced, so that the heat transmitted from the unit cell 20 to the holder 203 is the refrigerant flow path 234, 234,.
  • the phase change members 4, 4,... Can be efficiently conducted.
  • the heat of the unit cell 20 can be efficiently transferred to the refrigerant and the phase change members 4, 4,...
  • the temperature of the unit cell 20 can be efficiently and responsively adjusted. Further, the heat of the unit cell 20 which has generated abnormal heat is disposed around the phase change members 4, 4,... Arranged around the unit cell 20, and other unit cells 20, 20,. The heat can be absorbed efficiently and quickly by the phase change members 4, 4,.
  • each can be designed specifically for each function.
  • the holder main body 230 is made of an aluminum alloy in consideration of thermal conductivity
  • the pressing plate 233 can be made of spring steel in consideration of an elastic force.
  • the present invention may be configured as follows for the first and second embodiments.
  • the unit cell 20 is not limited to the 18650 size general-purpose battery. Moreover, the unit cell 20 is not restricted to a lithium ion secondary battery. Furthermore, the unit cell 20 is not limited to a cylindrical shape, and may be, for example, a prismatic shape. Alternatively, the unit cell 20 may not have a columnar shape. Similarly, the housing portions 31 and 231 of the holders 3 and 203 are not limited to a cylindrical shape, and may be formed in a cylindrical shape having a polygonal cross section.
  • the number of the unit cells 20 and the battery units 10 and 210 is not limited to the above embodiment.
  • one battery unit 10, that is, the battery unit 10 may constitute the battery module 1 as it is.
  • phase change member 4 any member can be adopted as long as it is a member that changes from the solid phase to the liquid phase and does not change from the liquid phase to the gas phase in the assumed temperature rise range of the unit cell 20. .
  • phase change members 4, 4,... are disposed in the holder 3, 203 so as to surround the four sides of the unit cells 20, the present invention is not limited to this. That is, as long as the phase change member 4 is disposed in the holder 3, 203, it is thermally connected to the unit cell 20 via the holder 3, 203, and thus absorbs heat of the unit cell 20. be able to. Therefore, the phase change members 4, 4,... Need not be disposed around the unit cell 20, and may be disposed at a distance from the unit cell 20. Further, the same number of phase change members 4, 4,... Need not be provided for each unit cell 20. For example, after the unit cells 20, 20,... Are disposed in the holder 3, the phase change members 4, 4,. However, from the viewpoint of efficiently absorbing the heat of the unit cell 20, it is preferable that the phase change members 4, 4,... Be disposed close to the unit cell 20 and as much as possible.
  • the holder 3 and 203 are comprised with aluminum alloy, it is not restricted to this.
  • the holder 3 may be made of a metal other than an aluminum alloy.
  • the holder 3 may be made of high thermal conductivity resin.
  • the high thermal conductivity resin for example, a resin such as epoxy resin containing fused silica (thermal conductivity is about 12 ⁇ 10 ⁇ 4 cal / cm ⁇ sec ⁇ deg), a resin containing alumina (thermal conductivity is about 40 ⁇ 10-4 cal / cm.sec. Deg., Resin containing crystalline silica (thermal conductivity: about 35.times.10@4 cal / cm.sec. Deg), and resin containing aluminum nitride (thermal conductivity: about 40.times.10) ⁇ 4 cal / cm ⁇ sec ⁇ deg) and the like.
  • the cells 20, 20,... are air-cooled, but may be liquid-cooled.
  • a water cooling jacket may be provided in communication with the refrigerant flow path of the battery unit 10, and water may be circulated in the refrigerant flow path of the battery unit 10.
  • the shape of the unit cell 20 is not limited to the cylindrical shape.
  • a plate-shaped unit cell 320 as shown in FIG. 9 may be employed. That is, the unit cell 320 is formed in a plate shape having a rectangular cross section. In such a case, the accommodation portion 331 of the holder 303 is also formed in a rectangular cross-section.
  • a pressing plate 333 that constitutes a pressing unit is provided. That is, the holder main body 330 of the holder 303 has the row direction walls 336 and 336 (only two are shown in FIG. 9).
  • a flat contact wall 332 and a flat wall 337 opposed to the contact wall 332 are arranged in four rows in the row direction (only two pairs are shown in FIG. 9). It is provided.
  • the unit cell 320 is accommodated in the accommodating portion 331 so as to be inserted in the axial direction from one end side in the axial direction of the accommodating portion 331.
  • the longitudinal direction of the unit cell 320 and the axial direction of the housing portion 331 coincide with each other.
  • the unit cell 320 is disposed to abut on the contact wall 332, and a pressing plate 333 is disposed between the unit cell 320 and the flat wall 337.
  • the pressing plate 333 is a plate-like member extending in the axial direction of the accommodation portion 331, and a portion closer to the center in the row direction protrudes in the column direction than the both ends in the row direction. That is, the pressing plate 333 has a level difference between the row direction both ends and the other portion. Then, both end portions in the row direction of the pressing plate 333 abut on the flat wall 337, and a portion near the center in the row direction of the pressing plate 333 abuts on the unit cell 320. At this time, the pressing plate 333 elastically deforms and presses the unit cell 320 against the abutting wall 332 by the elastic force.
  • the outer peripheral wall of the unit cell 320 comes in contact with the abutting wall 332.
  • a refrigerant flow path 334 is defined between the flat wall 337 of one accommodation portion 331 and the abutting wall 332 of the other accommodation portion 331 in the adjacent accommodation portions 331 and 331.
  • the outer peripheral surface of the unit cell 320 is in contact with the inner peripheral surface of the housing portion 331 (more specifically, by pressing the unit cell 320 with the pressing plate 333 It can be brought into contact with the wall 332).
  • the present invention is useful for a battery module provided with a plurality of unit cells and a holder for holding the unit cells, or a battery module provided with a plurality of columnar unit cells.

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Abstract

 素電池を保持しつつ、素電池の温度を効率良く調節する。電池モジュール(1)は、複数の柱状の素電池(20,20,…)と、素電池(20,20,…)を保持するホルダ(3)とを備えている。ホルダ(3)は、素電池(20,20,…)を収容する筒状の収容部(31,31,…)と、素電池(20,20,…)の温度を調節する冷媒流路(34,34,…)及び相変化部材(4,4,…)と、素電池(20,20,…)の外周面を収容部(31,31,…)の内周面に接触させるように素電池(20,20,…)を押圧する押圧壁(33,33,…)とを有している。ホルダ(3)は、アルミニウム合金で形成されている。

Description

電池モジュール
 本発明は、複数の素電池を備えた電池モジュールに関するものである。
 従来より、省資源や省エネルギの観点から、繰り返し使用できる二次電池の需要が高まっている。この二次電池は、携帯電話、デジタルカメラ、ビデオカメラ、ノート型パソコンなどの様々な種類の携帯型電子機器や移動体通信機器の駆動用電源として使用されている。さらに、近年、ハイブリッド自動車や電気自動車の普及により、二次電池の需要はさらに高まっている。
 このような二次電池として、複数の汎用的な素電池を電気的に接続してモジュール化したものが知られている。例えば、特許文献1に係る電池モジュールにおいては、「18650」と呼ばれる汎用的な素電池を複数組み合わせて、1つの電池モジュールを形成している。そして、かかる電池モジュールにおいては、複数の素電池を水冷又は空冷によって温度調節している。一般に、電池の温度は、その電池の性能及び寿命に大きな影響を与える。そのため、特許文献1に係る電池モジュールにおいては、液冷媒が流通する冷却管を複数の素電池の近傍に配置したり、素電池の周辺に空気を流通させたりしている。これにより、素電池の温度を調節している。
 また、特許文献2に係る電池モジュールにおいては、複数の素電池がケーシング内に収容され、隣り合う素電池間の空間に相変化部材が充填されている。この相変化部材は、素電池と接触しており、素電池からの熱を吸収して固相から液相へと変化する。こうして、素電池の動作温度を所定の温度範囲内に調整している。
特開2008-541386号公報 特表2003-533844号公報
 しかしながら、特許文献1に係る電池モジュールの温度調節構造には問題がある。具体的には、冷却管を素電池の近傍に配置する構成においては、素電池と冷媒との間の熱交換効率が悪く、素電池の温度を効率良く調節することが困難である。また、素電池の周辺に空気を流通させる構成においては、素電池の冷却と素電池との保持との両立が困難である。すなわち、このように複数の素電池を組み合わせた電池モジュールにおいては、素電池をしっかりと保持する必要がある。しかし、特許文献1の電池モジュールのように、素電池の周囲に空気を流通させる構成では、素電池をしっかりと保持することができない。このように、特許文献1に係る電池モジュールの温度調節構造には改善の余地がある。
 本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、素電池を保持しつつ、素電池の温度を効率良く調節することにある。
 また、このような電池モジュールにおいては、複数の素電池のうちの1つ又はいくつかが異常発熱を生じる場合がある。ここで、異常発熱とは、素電池の温度が、その保管温度(素電池を長時間保管しても性能を劣化させる可能性が低い温度であって、動作温度よりも高く且つ許容上限温度よりも低い温度)を超えてしまう発熱を意味する。異常発熱を生じた場合には、素電池の性能が劣化し、場合によっては素電池が熱暴走状態となる虞もある。
 例えば、素電池内で内部短絡が生じたときには、素電池が高温となり、異常発熱を生じる。特に、高温となった極板からは酸素が放出され、その酸素が電解液等の周りの材料と化学反応を起こす。このような化学反応によって素電池はさらに高温となり、熱暴走状態となる。その結果、さらなる異常発熱を生じる。また、外部短絡を生じることによって素電池に大電流が流れたときや、素電池が過充電されたときにも、異常発熱が生じる。
 このような場合、電池モジュールは複数の素電池を有するため、一の素電池に異常発熱が生じても、電池モジュールとしては機能し得る。しかしながら、異常発熱した素電池の熱が近接する他の素電池へ伝わると、該他の素電池も異常な高温となり、性能が劣化する虞もある。さらには、該他の素電池にさらに隣接する別の素電池を加熱して、該隣接する別の素電池の性能を劣化させる虞もある。このように、複数の素電池を有する電池モジュールにおいては、一の素電池で生じた異常発熱が、他の正常な素電池に悪影響を及ぼし、さらには、異常発熱が隣接する素電池へと連鎖していく虞がある。
 別の本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、複数の素電池のうちの一の素電池に異常発熱が生じたときに他の素電池に悪影響を及ぼすことを抑制することにある。
 本発明は、複数の柱状の素電池と、該素電池を保持するホルダとを備えた電池モジュールが対象である。そして、前記ホルダは、前記素電池を収容する筒状の収容部と、前記素電池の温度を調節する温度調節部と、前記素電池を該収容部の内周面へ押圧する押圧部とを有し、金属又は高熱伝導性樹脂で形成されており、前記素電池は、前記押圧部で押圧されることによって、その外周面が前記収容部の内周面に接触しているものである。
 別の本発明は、複数の素電池を備えた電池モジュールが対象である。そして、電池モジュールは、前記複数の素電池を保持するホルダと、前記ホルダに配設されて、前記素電池の温度を吸熱して相変化する相変化部材をさらに備え、前記相変化部材は、前記素電池とは接触しておらず、前記ホルダを介して該素電池と熱的に接続されているものとする。
 ここで、「ホルダを介して素電池と熱的に接続」とは、素電池と相変化部材との間の熱のやりとりが両者間で直接行われるのではなく、素電池からの熱がホルダを介して相変化部材へ、相変化部材からの熱がホルダを介して素電池へ伝わることを意味する。
 本発明によれば、素電池の熱を、素電池からホルダを介して温度調節部まで効率良く伝導させることができるため、素電池の温度を効率良く調節することができる。また、素電池をその外周面が収容部の内周面に接触した状態で該収容部に収容するため、素電池をホルダによってしっかりと保持することができる。
 別の本発明によれば、異常発熱した素電池の熱を、ホルダを介して相変化部材によって吸熱することができるため、他の素電池の温度上昇を抑制することができる。
図1は、実施形態1に係る電池モジュールの断面図である。 図2は、電池ユニットの分解斜視図である。 図3は、素電池の縦断面図である。 図4は、正極接続板、スペース及び蓋部材を省略した状態の電池ユニットの平面図である。 図5は、図4のV-V線における電池ユニットの縦断面である。 図6は、図4のVI-VI線における電池ユニットの縦断面図である。 図7は、蓋部材の底面図である。 図8は、実施形態2に係る電池ユニットの、正極接続板、スペース及び蓋部材を省略した状態の一部拡大平面図である。 図9は、その他の実施形態に係る電池ユニットの、正極接続板、スペース及び蓋部材を省略した状態の一部拡大平面図である。
 以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
 《発明の実施形態1》
 図1は、本発明の例示的な実施形態1に係る電池モジュール1の断面図を、図2に、電池ユニットの分解斜視図を示す。尚、図1において、素電池20は、外形状のみ図示されている。
 電池モジュール1は、複数の素電池20,20,…と、素電池20,20,…を保持するホルダ3,3,…と、素電池20,20,…の正極をそれぞれ接続する正極接続板11,11,…と、素電池20,20,…の正極側の端面と正極接続板11との間に介設されたスペーサ12,12,…と、素電池20,20,…の負極をそれぞれ接続する負極接続板13,13,…と、ホルダ3に取り付けられて素電池20,20,…の正極側の外方に後述する排出スペース14hを形成する蓋部材14,14,…と、これらを収容するケース15とを備えている。この電池モジュール1は、例えば、ハイブリッド自動車や電気自動車にそれらの動力源として搭載される。図1においては、電池モジュール1は、ハイブリッド自動車のフロア18上に配設されている。
 本実施形態の電池モジュール1においては、12個の素電池20,20,…が1つの電池ユニット10として構成されている。さらに、電池モジュール1においては、4個の電池ユニット10,10,…が設けられている。4個の電池ユニット10,10,…は、ケース15内に収容されている。前記ホルダ3、正極接続板11、スペーサ12、負極接続板13、蓋部材14は、電池ユニット10ごとに1つずつ設けられている。すなわち、電池ユニット10においては、12個の素電池20,20,…がホルダ3によって保持されている。また、電池ユニット10において、素電池20,20,…のそれぞれの正極端子が正極接続板11に接続される一方、素電池20,20,…のそれぞれの負極端子が負極接続板13に接続される。そして、一の電池ユニット10の正極接続板11は、他の電池ユニット10の負極接続板13に接続される。つまり、12個の素電池20,20,…が並列に接続された電池ユニット10,10,…が4個、直列に接続されている。
 まず、素電池20について詳しく説明する。図3に素電池20の縦断面図を示す。
 前記素電池20は、円柱状のリチウムイオン二次電池であって、例えば、18650サイズの汎用電池である。素電池20は、セパレータ21cを挟持した状態で巻回された正極21a及び負極21bと、正極21a及び負極21bを非水電解液とともに収容する電池ケース22と、電池ケース22の開口端を封止する封止板とを備えている。電池ケース22は、一端が開口する有底の円筒状に形成されている。封止板は、フィルタ23、インナーキャップ24、内ガスケット25、弁体26及び端子板27を有している。フィルタ23、インナーキャップ24、内ガスケット25、弁体26及び端子板27は、この順で電池ケース22の内方から外方に向かって積層されている。電池ケース22の開口端部をかしめることによって、フィルタ23,インナーキャップ24、内ガスケット25、弁体26及び端子板27の周縁部が外ガスケット28を介して電池ケース22の開口端部に接合されている。外ガスケット28は、樹脂製であって、電池ケース22と封止板とは絶縁されている。
 詳しくは、フィルタ23は、周縁部以外の部分が電池ケース22の軸方向内側へ窪んだ、円形の皿形状に形成されている。フィルタ23の中央には貫通孔23aが形成されている。インナーキャップ24は、中央部が電池ケース22の軸方向外側へ突出した円盤状に形成されている。インナーキャップ24には、中央の突出部を囲むようにして、複数の貫通孔24a,24aが形成されている。内ガスケット25は、樹脂製であって、平板で構成されたリング状をしている。弁体26は、円盤状に形成されている。インナーキャップ24の中央の突出部は、弁体26に接合されている。弁体26の表面には所定の形状にスコア加工が施されている。端子板27は、円盤状に形成されており、その中央には、電池ケース22の軸方向外側へ突出する突出部27aが形成されている。端子板27の突出部27aには、その側周面に複数の貫通孔27b,27bが形成されている。端子板27は、正極端子として機能する。フィルタ23,インナーキャップ24、内ガスケット25、弁体26及び端子板27は、それぞれの周縁部が重なり合っている。
 巻回された正極21a及び負極21bの軸方向両端には、絶縁板29a,29bが配されている。正極21aは、正極リード21dを介してフィルタ23に接合されている。こうして、正極21aは、正極リード21d、フィルタ23,インナーキャップ24及び弁体26を介して端子板27と電気的に接続されている。負極21bは、負極リード21eを介して負極端子を兼ねる電池ケース22の底部に接合されている。
 このように構成された素電池20は、内部短絡等が発生すると内圧が上昇する。例えば、素電池20で内部短絡が生じると、正極21a及び負極21bに短絡電流が流れ、該正極21a及び負極21bが高温となる。正極21a及び負極21bが高温となると、正極21a及び負極21b中の酸素が放出され、その酸素が周りの電解液と化学反応を起こす。その結果、素電池20内が高温となると共に内圧が上昇する。このようにして内圧が上昇すると、弁体26が端子板27側へ向かって膨れ、弁体26とインナーキャップ24との接合がはずれる。その結果、電流経路が遮断される。素電池20内の内圧がさらに上昇すると、弁体26が裂ける。ここで、弁体26の表面にはスコア加工が施されているので、弁体26は、スコア加工の部分から裂けやすくなっている。こうして、弁体26が裂けることにより、素電池20内のガスが、フィルタ23の貫通孔23a、インナーキャップ24の貫通孔24a,24a、内ガスケット25の中央開口、弁体26の裂け目、及び端子板27の貫通孔27b,27bを介して、電池ケース22外へ放出される。
 尚、以上説明した、素電池20の安全機構は、この構造に限定されるものではなく、他の構造のものであってもよい。
 次に、電池ユニット10について説明する。図4に、正極接続板11、スペーサ12及び蓋部材14を省略した状態の電池ユニット10の平面図を、図5に、図4のV-V線における電池ユニット10の縦断面図を、図6に、図4のVI-VI線における電池ユニット10の縦断面図を、図7に、蓋部材14の底面図を示す。尚、図5,6において、素電池20は、外形状のみ図示されている。
 前記ホルダ3は、素電池20を収容する収容部31,31,…が設けられたホルダ本体30と、該収容部31に収容された素電池20を収容部31の内周壁へ押圧する押圧壁33と、前記ホルダ本体30に設けられた冷媒流路34,34,…と、前記ホルダ本体30に設けられて所定の融点で固相から液相に変化する相変化部材4,4,…とを有している。押圧壁33が押圧部を構成し、冷媒流路34及び相変化部材4が温度調節部を構成する。
 ホルダ本体30は、アルミニウム合金の押出成形品であって、概略直方体状に形成されている。ホルダ本体30には、12個の概略円筒状の収容部31が貫通形成されている。12個の収容部31,31,…は、それぞれの軸心が平行となる状態で、4行3列に配列されている。
 詳しくは、ホルダ本体30は、列方向に延び且つ行方向に並ぶ4つの列方向壁36,36,…を有している。そして、隣り合う列方向壁36,36の間には、横断面半円形の円筒壁32と、該円筒壁32とその軸心を挟んで対向する押圧壁33とが、列方向へ4組並んでいる。この1組の円筒壁32と押圧壁33との間に収容部31が区画形成されている。こうして、ホルダ本体30には、4行3列の収容部31,31,…が設けられている。
 円筒壁32の内周径は、素電池20の外周径と略同じである。押圧壁33は、円筒壁32と同様の円筒状に形成された円筒部33aと、円筒部33aの周方向両端縁をそれぞれ円筒壁32の周方向一端縁と他端縁とに連結する連結部33b,33bとを有している。円筒部33aは、円筒壁32と同軸であるが、内周径が円筒壁32よりも少し小さくなっている。連結部33b,33bは、軸心及び内周径を円筒壁32と同じくする仮想的な円筒よりも外方に突出しており、横断面が湾曲した形状をしている。押圧壁33は、連結部33b,33bの存在により、径方向へ弾性変形し易くなっている。
 また、前記冷媒流路34は、列方向に隣り合う収容部31,31の間に設けられている。すなわち、冷媒流路34は、列方向に隣り合う収容部31,31のうちの一方の収容部31の円筒壁32と、他方の収容部31の押圧壁33と、列方向壁36,36とで区画形成されている。このように構成された冷媒流路34は、収容部31の軸方向と平行に延びてホルダ本体30を貫通している。これら冷媒流路34,34,…は、収容部31,31,…の各列方向において3個、ホルダ本体30全体で9個設けられている。また、ホルダ本体30の列方向一端部には円筒壁32が位置し、列方向他端部には押圧壁33が位置している。そして、これら列方向の端部に位置する円筒壁32及び押圧壁33はそれぞれ、後述する、電池ユニット10がケース15内に収容されたときに、下側ケース16の周壁16bとの間に冷媒流路(図示省略)を区画形成する。すなわち、ホルダ本体部30の列方向においては、円筒壁32と押圧壁33とで区画形成される3個の冷媒流路34,34,…と、これら3個の冷媒流路34,34,…よりも列方向の一端側に位置して円筒壁32と下側ケース16の周壁16bとで区画形成される冷媒流路と、これら3個の冷媒流路34,34,…よりも列方向の他端側に位置して押圧壁33と下側ケース16の周壁16bとで区画形成される冷媒流路との合計5個の冷媒流路34,34,…が並んでいる。
 前記相変化部材4,4,…は、列方向壁36,36,…に形成された配設部35,35,…内に配設されている。詳しくは、列方向壁36ごとに、4つの配設部35,35,…が列方向に並んで形成されている。ホルダ本体30全体としては、16個の配設部35,35,…が形成されている。各配設部35は、収容部31の軸方向と平行に延びてホルダ3を貫通している。また、各配設部35は、収容部31と隣接する位置に形成されている。相変化部材4は、その温度に応じて固相から液相に変化する部材である。例えば、相変化部材4は、水(35~50重量%)、硫酸ナトリウム(30~50重量%)、塩化ナトリウム(5~20重量%)を有効成分として混合してなる部材や、水(35~45重量%)、酢酸ナトリウム(44~65重量%)を有効成分として混合してなる部材や、水(30~45重量%)、リン酸三ナトリウム(35~65重量%)を有効成分として混合してなる部材である。これらは、塩と水との化合物であるため、芳香族有機化合物や有機酸やワックスやアルコール等を含むものと比べて、高温に晒されても燃焼し難い。
 例えば、相変化部材4は、Climator Sweden AB社の「ClimSel C28」、「ClimSel C48」、「ClimSel C58」、「ClimSel C70」等で構成することができる。
 また、相変化部材4としては、パラフィンワックスを含むもの、クロロベンゼンとブロモベンゼンを組み合わせたもの、ステアリン酸や、ステアリン酸とメチルアルコール、プロピルアルコール、ブチルアルコールとの各種エステルなどを有効成分とするものがある。ただし、燃焼が生じないという観点からは、前述のような塩と水を有効成分をとする相変化部材4が好ましい。
 さらに、相変化部材4としては、樟脳のように、固相から気相へ相変化する部材や、水のように、液相から気相へ変化する部材であってもよい。ただし、相変化部材4は配設部35内に配設されるため、相変化の前後において体積がほとんど変化しないという点で、相変化部材4は、素電池20の想定される温度範囲内で固相から液相へ相変化し、気相まで相変化しない部材が好ましい。
 相変化部材4は、ラミネートやアルミ箔に密封された状態で配設部35内に配設される。尚、相変化部材4を、配設部35に直接、配設してもよい。この場合、配設部35の両端部を封止するように、ホルダ3にアルミ箔などを溶着してもよい。尚、相変化部材4が気相まで変化することが想定される場合などには、該アルミ箔にスコア加工を施して、配設部35の内圧が上昇し過ぎたときには、アルミ箔が裂けるように構成してもよい。
 相変化部材4の相変化温度(即ち、融点)は、素電池20の許容温度範囲内の温度であって、詳しくは、素電池20の許容上限温度よりも少し低い温度である。ここで、許容上限温度とは、素電池20において内部短絡が発生する可能性が高くなる温度である。詳しくは、素電池20は、所望の性能を発揮することができる動作温度範囲を有する。また、素電池20は、動作上限温度よりも高い温度であって、長時間放置しても性能が劣化する可能性が低い温度である保存温度を有する。そして、素電池20は、保存温度よりも高い温度であって、内部短絡が発生する可能性が高くなる温度である許容上限温度を有する。
 また、各列方向壁36には、タッピングネジ用の下穴36a,36a,…が形成されている。各下穴36aは、列方向壁36を、収容部31の軸方向と平行な方向に貫通している。各下穴36aには、その軸方向に沿って割溝が形成されている。
 このように構成されたホルダ3において、素電池20が、その軸心を収容部31の軸心に一致させ、収容部31の軸方向一端側から軸方向へ挿入するようにして、収容部31内へ設置する。このとき、押圧壁33の円筒部33aは、軸心及び内周径を円筒壁32と同じとする仮想的な円筒よりも内方に位置するため、そのままでは、円筒部33aが素電池20に干渉する。そこで、押圧壁33を径方向外側に弾性変形させることによって、収容部31内のスペースを拡大して、素電池20を収容部31内に設置する。その結果、収容部31に収容された素電池20は、押圧壁33により弾性的に押圧されて、その外周面が収容部31の円筒壁32の内周面に密着する。また、押圧壁33の円筒部33aの内径は素電池20の外径よりも小さいが、素電池20を収容部31へ設置する際に円筒部33aが弾性変形して、円筒部33aの内周面が素電池20の外周面に密着する。
 前記負極接続板13は、ニッケル板やニッケルメッキ鋼板などで構成された板状の部材であって、概略長方形の底部13aと、底部13aの一の辺縁部から立設する接続部13bとを有している。負極接続板13の底部13aには、タッピングネジが挿通される複数の挿通孔13f,13f,…が貫通形成されている。これら挿通孔13f,13f,…の位置は、ホルダ3に設けられた下穴36a,36a,…の位置に対応している。負極接続板13は、底部13aが収容部31,31,…の軸方向一端側からホルダ3に、挿通孔13f,13f,…に挿通されたタッピングネジを介してネジ締結される。この軸方向一端側は、収容部31に素電池20が収容されたときに電池ケース22の底部が位置する側である。底部13aには、ホルダ3の冷媒流路34,34,…と同じ形状の流路開口部13e,13e,…が貫通形成されている。流路開口部13e,13e,…は、負極接続板13をホルダ3に取り付けたときに、ホルダ3の冷媒流路34,34,…と連通する。一方、ホルダ3の収容部31,31,…と配設部35,35,…は、負極接続板13をホルダ3に取り付けたときに、それらの開口端が負極接続板13の底部13aによって封止される。また、この負極接続板13の底部13aと、各素電池20の電池ケース22の底部とは、スポット溶接によって接合される。接続部13bは、底部13aの一対の列方向に延びる辺縁部のうちの一方の辺縁部から、底部13aに対して垂直に延びている。接続部13bの先端部には、屈曲して底部13aと平行に延びる負極端子片13cが設けられている。底部13aと負極端子片13cとは、接続部13bに対してそれぞれ反対側に延びている。負極端子片13cには、2つの貫通孔13d,13dが列方向に並んで形成されている。
 前記スペーサ12は、負極接続板13と概ね同じ形状をしている。すなわち、スペーサ12は、概略長方形の平板状の部材である。スペーサ12は、例えば、アラミド絶縁紙やガラスエポキシシートのような絶縁部材で構成されている。スペーサ12は、ホルダ3の、収容部31,31,…の軸方向他端側に配設される。スペーサ12には、タッピングネジが挿通される複数の挿通孔12c,12c,…が貫通形成されている。スペーサ12は、蓋部材14をホルダ3にタッピングネジによって取り付けるときに共締めされる。こられ挿通孔12c,12c,…の位置は、ホルダ3の下穴36a,36a,…の位置に対応している。スペーサ12には、ホルダ3の冷媒流路34,34,…と同じ形状の流路開口部12a,12a,…と、収容部31に収容される素電池20の正極端子の突出部27aよりも大径の貫通孔12b,12b,…が貫通形成されている。スペーサ12をホルダ3に取り付けたときに、流路開口部12a,12a,…はホルダ3の冷媒流路34,34,…と連通すると共に、貫通孔12b,12b,…はホルダ3の収容部31,31,…と連通する。このとき、収容部31に収容された素電池20の突出部27aは、スペーサ12と接触することなく、貫通孔12bの内方に位置する。また、ホルダ3の配設部35,35,…は、スペーサ12をホルダ3に取り付けたときに、それらの開口端がスペーサ12によって封止される。つまり、配設部35は、一方の開口端を負極接続板13で、他方の開口端をスペーサ12で封止されて密閉される。
 前記正極接続板11は、ニッケル板やニッケルメッキ鋼板などで構成された平板状の部材であって、収容部31,31,…と同様に4行3列に配列されて素電池20の正極端子の突出部27aと接触する円盤部11a,11a,…と、円盤部11a,11a,…を行方向へ互いに連結する行方向接続部11b,11b,…と、行方向接続部11b,11b,…を列方向へ互いに接続する列方向接続部11c,11c,…と、行方向一端側に位置する4つの円盤部11a,11a,…よりもさらに行方向外側に設けられた正極端子片11dとを有している。各行方向接続部11bは、3つの円盤部11a,11a,…を行方向に連結する。各行方向接続部11bは、列方向接続部11cと比べて幅広に形成されている。正極接続板11は、円盤部11a,11a,…がホルダ3の収容部31に収容された素電池20の突出部27aにスポット溶接により接合される。各円盤部11aには、素電池20の突出部27aと接触する中央部を囲むようにして、4つの円弧状の貫通孔11e,11e,…が形成されている。正極端子片11dは、平面視で、ホルダ3よりも行方向の一方にはみ出している。正極端子片11dには、2つの貫通孔11f,11fが列方向に並んで形成されている。
 蓋部材14は、天板14aと、天板14aの周縁部に設けられた周壁14bと、冷媒流路14d,14d,…を区画形成する流路壁部14c,14c,…とを有し、アルミニウム合金で構成されている。天板14aは、概略長方形状で、負極接続板13と概ね同じ形状をしている。周壁14bは、天板14aの4つの辺縁部のうち3つの辺縁部に設けられている。周壁14bは、スペーサ12の外周形状に沿った形状をしている。詳しくは、周壁14bは、天板14aにおける、行方向に延びる一対の辺縁部と列方向に延びる一対の辺縁部のうち、列方向に延びる一方の辺縁部以外の辺縁部に設けられている。つまり、蓋部材14の周囲は、周壁14bによって三方から囲まれていて、行方向の一方側へ開口している。この蓋部材14の開口は、素電池20が異常発熱した際に素電池20からガスが放出されたときのガスの排出口14iとなる。また、蓋部材14は、平面視で、ホルダ3よりも行方向の一方へ張り出した形状をしている。また、天板14aからは、9個の筒状の流路壁部14cが周壁14bと同じ側に延びている。各流路壁部14c内には冷媒流路14dが形成されている。冷媒流路14dの内周形状は、ホルダ3の冷媒流路34の内周形状と同じである。各冷媒流路14dは、蓋部材14をホルダ3に取り付けたときにスペーサ12の流路開口部12a及びホルダ3の冷媒流路34と連通する。さらに、蓋部材14の排出口14iの近傍には、天板14aから周壁14bと同じ側に延びる円筒壁14f,14fが2つ設けられている。この円筒壁14f,14fには、詳しくは後述するが、隣接する2つの電池ユニット10,10の、一方の正極接続板11と他方の負極接続板13とを連結するボルトが挿通される。蓋部材14には、タッピングネジが挿通される複数の挿通孔14g,14g,…が貫通形成されている。これら挿通孔14g,14g,…の位置は、ホルダ3の下穴36a,36a,…の位置に対応している。蓋部材14は、ホルダ3との間にスペーサ12を挟んだ状態で、挿通孔14g,14g,…に挿通されたタッピングネジを介してホルダ3にネジ締結される。このとき、蓋部材14の周壁14b及び流路壁部14c,14c,…の先端は、スペーサ12に当接している。ただし、本実施形態では、これら周壁14b及び流路壁部14c,14c,…は、スペーサ12上に位置する正極接続板11には接触していない。円筒壁14f,14fの先端には、図示は省略するが、絶縁体が設けられており、絶縁体を介して正極接続板11の正極端子片11dに接触している。つまり、蓋部材14と、正極接続板11とは電気的に絶縁されている。
 こうして蓋部材14をホルダ3に取り付けると、蓋部材14の各冷媒流路14dは、スペーサ12の流路開口部12a、ホルダ3の冷媒流路34、及び負極接続板13の流路開口部13eと連通し、これらと共に1つの冷媒流路を形成する。
 また、蓋部材14をホルダ3に取り付けることによって、蓋部材14とスペーサ12との間に排出スペース14h,14h,…が区画形成される。排出スペース14h,14h,…は、蓋部材14の流路壁部14c,14c,…によって列方向に概ね仕切られている。すなわち、4つの排出スペース14h,14h,…が、行方向に延びるように形成されている。排出スペース14h,14h,…は、行方向の一方側の排出口14iにおいて外部へ開口している。
 この排出スペース14h,14h,…には、前述の、素電池20が異常発熱した際に素電池20からの高温ガスが放出される。詳しくは、素電池20において内部短絡が生じると、素電池20から高温のガスが放出される。素電池20から放出されたガスは、スペーサ12の貫通孔12b及び正極接続板11の貫通孔11e,11e,…を通って排出スペース14hへ流入する。このガスは、排出スペース14h内を流通して、排出口14iから蓋部材14の外部へ排出される。
 このように構成された4つの電池ユニット10,10,…は、ケース15内に収容される。ケース15は、下側ケース16と上側ケース17とを有している。
 下側ケース16は、概略長方形状の底壁16aと、底壁16aの4つの周縁部に立設された周壁16bと、下側ケース16内のスペースを仕切って、4つの収容スペースを区画形成する仕切壁16c,16c,…とを有している。4つの電池ユニット10,10,…はそれぞれ、下側ケース16内の収容スペースに収容される。このとき、電池ユニット10,10,…は、一の電池ユニット10の正極接続板11の正極端子片11dと、他の電池ユニット10の負極接続板13の負極端子片13cとが隣り合うようにして、下側ケース16内に収容される。そして、隣接する一方の電池ユニット10の正極端子片11dと、他方の電池ユニット10の負極端子片13cとは、下側ケース16の仕切壁16cの先端面上で重なっている。このとき、正極端子片11dの貫通孔11f,11fと負極端子片13cの貫通孔13d,13dとは連通している。ここで、図示は省略するが、仕切壁16cの先端面には、インサートナットが設けられている。このインサートナットは、正極端子片11dの貫通孔11f,11f及び負極端子片13cの貫通孔13d,13d内に位置している。そして、蓋部材14の円筒壁14f,14fを介してボルトを正極端子片11dの貫通孔11f,11f及び負極端子片13cの貫通孔13d,13dに挿通して、インサートナットに螺合させる。こうして、正極端子片11dと負極端子片13cとが仕切壁16cにボルト締結される。
 また、下側ケース16の底壁16aには、電池ユニット10の冷媒流路と連通する流路開口部16d,16d,…が貫通形成されている。すなわち、電池ユニット10が下側ケース16の収容スペース内に配設されて仕切壁16cにボルト締結されたときに、電池ユニット10の負極接続板13の流路開口部13e,13e,…と、下側ケース16の流路開口部16d,16d,…とが連通するようになっている。
 上側ケース17は、概略長方形状の天板17aと、天板17aの4つの周縁部から垂下する周壁17bと、天板17aから垂下する筒状の流路壁部17c,17c,…とを有している。上側ケース17は、下側ケース16にボルト締結される。各流路壁部17cは、先端が電池ユニット10の蓋部材14に当接している。各流路壁部17cの内部には、冷媒流路17dが形成されている。冷媒流路17dは、天板17aを貫通している。この冷媒流路17d,17d,…は、電池ユニット10の冷媒流路と連通する。すなわち、上側ケース17を下側ケース16に取り付けたときに、電池ユニット10の蓋部材14の冷媒流路14d,14d,…と、上側ケース17の冷媒流路17d,17d,…とが連通するようになっている。
 また、上側ケース17の周壁17bには、素電池20から噴出したガスをケース15外へ排出するための排出口17eが貫通形成されている。すなわち、素電池20から噴出したガスは、蓋部材14により形成される排出スペース14h内を流通して、排出口14iを介して、電池ユニット10からケース15内へ排出される。ケース15内へ排出されたガスは、電池ユニット10,10,…と上側ケース17との間のスペースを流通して、排出口17eからケース15外へ排出される。
 4個の電池ユニット10,10,…のうち一端に位置する電池ユニット10の正極端子片11dは、他の電池ユニット10の正極端子片11dよりも長くなっており、下側ケース16と上側ケース17との接合面からケース15外へ突出している。また、4個の電池ユニット10,10,…の他端に位置する電池ユニット10の負極端子片13cは、他の電池ユニット10の負極端子片13cよりも長くなっており、下側ケース16と上側ケース17との接合面からケース15外へ突出している。
 このように構成された電池モジュール1は、車台のフロア18上に載置されている。フロア18の表面には、複数の送風溝18a(図1では1つのみ図示)が形成されている。送風溝18aの一端には、ファン18bが設けられている。このファン18bによって、送風溝18a内には空気が導入されている。電池モジュール1は、下側ケース16の流路開口部16d,16d,…が送風溝18a上に位置するようにして、フロア18上に載置されている。その結果、ファン18bによって送風溝18a内へ導入された空気は、下側ケース16の流路開口部16d,16d,…から、電池ユニット10,10,…の冷媒流路内へ流入し、上側ケース17の冷媒流路17dを介して、ケース15外へ流出する。尚、送風溝18aへの送風は、ファン18bからの送風に限られない。車両の空調装置(図示省略)からの空気をダクト等を介して送風溝18aへ導くようにしてもよい。
 素電池20,20,…は、充放電により高温となるが、電池ユニット10,10,…の冷媒流路を流通する空気によって空冷される。詳しくは、素電池20で発生した熱は、素電池20を保持するホルダ3へ熱伝導する。そして、ホルダ3へ伝導した熱は、ホルダ3内を伝導し、冷媒流路34,34,…において、冷媒流路34,34,…を流通する冷媒へ熱伝達する。このとき、ファン18bによって送風する空気の温度及び流量を調節することによって、素電池20から冷媒へ伝わる熱量を調節することができる。ここで、素電池20,20,…の温度を測定する温度センサを設けていれば、その検出温度に応じて空気の温度及び流量を調節することによって、素電池20,20,…の温度を所望の値に制御することができる。例えば、温度センサは、ホルダ3の収容部31内において、押圧壁33の連結部33bや、素電池20の電池ケース22の外周面に取り付けることができる。
 ここで、本実施形態では、素電池20は、押圧壁33の押圧によって円筒壁32に密着している。それに加えて、押圧壁33の円筒部33aが弾性変形して、素電池20の外周面に密着している。そのため、素電池20の熱はホルダ3へ効率良く伝導する。さらに、ホルダ3は、金属製であるため、素電池20からホルダ3へ伝導した熱は、ホルダ3内を冷媒流路34,34,…まで効率良く伝導していく。こうして、素電池20から冷媒までの熱抵抗を低減することによって、素電池20の熱を冷媒へ効率良く伝えることができる。さらに、素電池20に密着する円筒壁32及び押圧壁33は、冷媒流路34を区画形成する壁部でもあるため、素電池20と冷媒との間の熱の伝導距離が非常に短く、即ち、素電池20と冷媒との間の熱抵抗が非常に小さくなる。つまり、円筒壁32の内周面において、素電池20から円筒壁32へ伝導した熱は、円筒壁32の外周面において冷媒流路34内を流通する冷媒へ伝達する。同様に、押圧壁33の円筒部33aの内周面において、素電池20から押圧壁33へ伝導した熱は、押圧壁33の外周面において冷媒流路34内を流通する冷媒へ伝達する。そのため、素電池20の熱が冷媒へさらに効率良く伝わる。
 さらに、素電池20が前述の如く、内部短絡等によってガスを噴出するときには、素電池20自体が高温となる。また、素電池20を過充電したり、素電池20が大電流で充放電した場合にも、素電池20は高温となる。この場合にも、素電池20は冷媒流路34,34,…を流通する冷媒によって冷却される。しかし、通常運転時と異なり、このような異常発熱状態においては、冷媒流路34,34,…を流通する冷媒だけでは、素電池20の発熱量を吸収することができない。さらに、このような異常発熱においては、異常発熱を起こした素電池20の熱が他の素電池20,20,…に伝わると、異常発熱を起こしていない素電池20,20,…までもが高温となる虞がある。本実施形態のように、複数の素電池20,20,…をホルダ3で保持する構成においては、複数の素電池20,20,…がホルダ3を介して熱的に接続されているため、異常発熱した素電池20から他の素電池20,20,…への熱の伝導が特に問題となる。そこで、本実施形態では、素電池20の熱をホルダ3に設けた相変化部材4,4,…で吸収する。すなわち、素電池20からホルダ3へ熱伝導した熱は、ホルダ3内を伝導し、冷媒流路34,34,…だけでなく、相変化部材4,4,…へさらに熱伝導する。熱を受け取った相変化部材4,4,…は、昇温して、その温度が融点に達すると、固相から液相へ変化する。このとき、相変化部材4,4,…は、潜熱(融解熱)として、より多くの熱を吸収する。そのため、素電池20が異常発熱したときの熱量であっても相変化しない部材で吸熱する構成と比較して、相変化部材4,4,…によってより多くの熱を吸収することができる。これにより、異常発熱した素電池20の熱を吸熱して、他の素電池20,20,…の温度上昇を抑制することができる。さらに、素電池20の発熱量が、全ての相変化部材4,4,…を昇温させて、相変化を完了させるのに必要な熱量以下である場合は、素電池20の温度を、相変化部材4,4,…の融点以下に抑えることができる。つまり、相変化部材4,4,…が相変化しているときは、その温度は略一定である。そのため、相変化部材4,4,…の温度が融点に達すると、その温度が維持されて、それ以上の温度上昇が抑制される。本実施形態の相変化部材4,4,…の融点は、素電池20の許容上限温度以下の値に設定されているため、素電池20の発熱量が上記の熱量以下である場合は、素電池20の温度を許容上限温度以下に抑えることができる。
 この異常発熱は、通常、全ての素電池20,20,…で同時に発生するのではなく、偶発的に1個あるいは数個の素電池20,20,…において発生する。そして、ホルダ3には、該素電池20の周辺だけでなく、別の素電池20の周辺にも相変化部材4,4,…が配設されている。それに加えて、ホルダ3と素電池20,20,…とは熱的に接続されているため、異常発熱した素電池20と、異常発熱していない他の素電池20,20,…の回りに配設された相変化部材4,4,…とも熱的に接続されている。すなわち、異常発熱した素電池20の熱は、該素電池20の周辺の相変化部材4,4,…だけでなく、異常発熱をしていない他の素電池20,20,…の周辺に配設された相変化部材4,4,…によっても吸熱される。換言すれば、異常発熱した素電池20の熱をホルダ3に配設された全ての相変化部材4,4,…で吸熱することができる。その結果、異常発熱した素電池20の温度を確実に抑制することができると共に、他の素電池20,20,…の温度上昇も確実に抑制することができる。
 ここで、前述の如く、素電池20は、押圧壁33の押圧によって円筒壁32に密着している。それに加えて、押圧壁33の円筒部33aが弾性変形して、素電池20の外周面に密着している。そのため、素電池20の熱はホルダ3へ効率良く伝導する。さらに、ホルダ3は、金属製であるため、素電池20からホルダ3へ伝導した熱は、相変化部材4,4,…まで効率良く伝導していく。こうして、素電池20から相変化部材4,4,…までの熱抵抗を低減することによって、素電池20の熱を相変化部材4,4,…へ効率良く伝えることができる。
 したがって、本実施形態によれば、素電池20をホルダ3の押圧壁33で円筒壁32に押圧して、素電池20の外周面を円筒壁32の内周壁に接触させることによって、素電池20とホルダ3との間の熱抵抗が小さくなるため、素電池20の熱をホルダ3へ効率良く熱伝導させることができる。それに加えて、ホルダ3を金属製とすることによって、ホルダ3自体の熱抵抗も小さくなるため、素電池20からホルダ3へ伝わった熱を、冷媒が流通する冷媒流路34,34,…や相変化部材4,4,…まで効率良く伝導させることができる。こうして、素電池20の熱を、冷媒や相変化部材4,4,…へ効率良く伝えることができる結果、素電池20の温度を効率良く且つ応答性良く調節することができる。また、異常発熱を発生した素電池20の熱を、該素電池20の周りに配設された相変化部材4,4,…、及び他の素電池20,20,…の周りに配設された相変化部材4,4,…によって効率良く且つ迅速に吸熱することができる。
 それに加えて、素電池20を、円筒壁32と押圧壁33とによってしっかりと保持することができる。特に、電池モジュール1を自動車に搭載する場合には、振動が問題となるが、素電池20をホルダ3でしっかりと保持することによって、耐振動性を向上させることができる。
 また、押圧壁33の一部を円筒状に形成して素電池20と密着させることによって、素電池20とホルダ3との接触面積を拡大することができるため、素電池20とホルダ3との間の熱抵抗をさらに小さくして、素電池20の熱をホルダ3へさらに効率良く熱伝導させることができる。
 さらに、素電池20に密着する円筒壁32及び押圧壁33により冷媒流路34を区画形成することによって、素電池20と冷媒との間の熱抵抗をさらに低減することができる。すなわち、円筒壁32の内周面には素電池20が接触し、円筒壁32の外周面には冷媒が接触しているため、素電池20の熱は、円筒壁32の厚み分だけを伝導すればよい。こうして、素電池20の熱を、冷媒へさらに効率良く伝えることができる。
 また、円筒壁32及び押圧壁33により冷媒流路34を区画形成することによって、素電池20の収容部31と冷媒流路34とを分離することができるため、素電池20と冷媒とが直接接触することを防止することができる。その結果、素電池20の外表面が冷媒により腐食してしまったり、冷媒が素電池20内に浸入してしまうことを防止することができる。さらに、蓋部材14に流路壁部14cを設けて、ホルダ3の冷媒流路34を流通する冷媒が流路壁部14c内の冷媒流路14dを流通してスペーサ12と蓋部材14との間のスペースに流入しないように構成すると共に、正極接続板11をスペーサ12と蓋部材14との間のスペースにおいて流路壁部14cを避けるように配設することによって、正極接続板11が冷媒と直接接触することを防止することができる。その結果、正極接続板11(特に、素電池20と当接する部分)が冷媒により腐食してしまうことを防止することができる。また、負極接続板12をホルダ3と下側ケース16の底壁16aとで挟持された状態にし且つ、負極接続板12にホルダ3の冷媒流路34,34,…及び底壁16aの流路開口部16d,16d,…と連通する流路開口部13e,13e,…を形成することによって、冷媒が負極接続板12の流路開口部13e,13e,…の端面以外には接触しないようにすることができる。その結果、少なくとも、負極接続板12の、素電池20と当接する部分が冷媒により腐食してしまうことを防止することができる。尚、負極接続板12の冷媒による腐食を完全に防止するためには、流路開口部13e,13e,…の端面をウレタン塗装等により樹脂等で被覆することが好ましい。
 さらにまた、前記の構成によって、複数の素電池20,20,…がホルダ3を介して熱的に接続されると共に、素電池20とホルダ3との間及びホルダ3自体の熱抵抗が小さくなるため、温度が高い素電池20から温度が低い素電池20へ熱が効率良く伝導して、素電池20,20,…の温度の均一化を図ることができる。
 また、ホルダ3に相変化部材4,4,…を設けることによって、ホルダ3の体積当たりの熱容量を大きくすることができる。つまり、素電池20,20,…のより多くの熱をホルダ3及び相変化部材4,4,…で吸収することができる。その結果、1つ又はいくつかの素電池20で異常発熱が発生しても、他の素電池20,20,…までが高温となることを抑制することができる。さらに、相変化部材4,4,…を採用することによって、素電池20,20,…の温度が上昇しても、素電池20,20,…の温度が相変化部材4,4,…の相変化温度に達すると、相変化部材4,4,…が液相へ変化し切ってしまうまでは、素電池20,20,…の温度を該相変化温度に維持することができる。
 さらに、押圧壁33をホルダ本体30と一体に構成することによって、ホルダ3の組立工数を低減することができる。
 また、素電池20に異常発熱が生じた場合に、発生した熱を相変化部材4,4,…で吸熱することによって、該熱が異常発熱していない素電池20,20,…にまで伝わって正常な素電池20,20,…まで異常に発熱させることを防止することができる。
 そして、異常発熱した素電池20の熱の吸熱に相変化部材4を採用することによって、体積当たりの熱容量を大きくして、より多くの熱を吸熱することができる。つまり、相変化部材4は、相変化する際に潜熱としてより多くの熱を吸熱する。そのため、相変化しない部材に熱を吸熱させる構成と比較して、相変化部材4はより多くの熱を吸熱することができる。その結果、相変化部材4を配設するホルダ3を小型化することができ、ひいては、電池モジュール1の小型化を図ることができる。
 さらに、異常発熱した素電池20の熱の吸熱に相変化部材4を採用することによって、ホルダ3及び他の素電池20,20,…の温度上昇を抑制することができる。つまり、相変化しない部材で吸熱する場合は、該部材は吸熱するに従って温度が上昇する。それに対して、相変化部材4は、吸熱するに従って融点までは温度上昇するものの、その温度が融点に達すると、相変化部材4は、固相から液相に変化し切るまでは、その温度が融点に略維持される。よって、異常発熱した素電池20が高温になっても、ホルダ3及び正常な素電池20,20,…の温度も、相変化部材4の融点と略同じ温度に維持される。
 それに加えて、想定される素電池20の温度変化範囲内において固相から液相に変化する(即ち、気相には変化しない)相変化部材4を採用することによって、相変化部材4を繰り返し使用することができる。つまり、固相と液相との間での相変化においては、体積変化がほとんど生じないか、生じても僅かであるため、相変化部材4がホルダ3の配設部35から漏れ出すことを防止することができる。そのため、異常発熱した素電池20の発熱が収まって、素電池20の温度が低下すると、ホルダ3や相変化部材4の温度も低下する。ここで、ホルダ3においては相変化部材4が漏れ出る等の破損が生じていないため、再び、異常発熱が生じる前の状態に戻る。その結果、相変化部材4は、次の異常発熱に備えることができる。
 さらに、相変化部材4は、素電池20と接触していないため、相変化部材4が液相に変化したとしても、素電池20に悪影響を及ぼすことがない。すなわち、相変化部材4と素電池20とが接触している場合には、相変化部材4が液相になったときに、素電池20の外表面を腐食させたり、素電池20内に浸入してしまったり、さらには、素電池20を外部短絡させてしまったりする虞がある。それに対し、本実施形態によれば、相変化部材4と素電池20とは接触していないため、素電池20を液相となった相変化部材4から保護することができる。このような構成であっても、相変化部材4と素電池20とはホルダ3を介して熱的に接続されているため、素電池20と相変化部材4との間の熱伝導を効率良く行うことができる。
 《発明の実施形態2》
 続いて、本発明の例示的な実施形態2について説明する。図8に、正極接続板11、スペーサ12及び蓋部材14を省略した状態の電池ユニット210の一部を拡大した平面図を示す。
 実施形態2に係る電池ユニット210は、ホルダ203の構成が、実施形態1と異なる。そこで、実施形態1と同様の構成については同様の符号を付して説明を省略し、異なる構成を中心に説明する。
 ホルダ203は、素電池20を収容する収容部231,231,…が設けられたホルダ本体230と、該収容部231に収容された素電池20を収容部231の内周壁へ押圧する押圧板233と、前記ホルダ本体230に設けられた冷媒流路234,234,…と、前記ホルダ本体230に設けられて所定の融点で固相から液相に変化する相変化部材4,4,…とを有している。押圧板233が押圧部を構成し、冷媒流路234及び相変化部材4が温度調節部を構成する。
 ホルダ本体230は、アルミニウム合金の押出成形品であって、概略直方体状に形成されている。ホルダ本体230は、列方向に延び且つ行方向に並ぶ4つの列方向壁236,236(図8では、2つだけ図示)を有している。そして、隣り合う列方向壁236,236の間には、横断面半円形の円筒壁232と、該円筒壁232とその軸心を挟んで対向する平板状壁237とが、列方向へ4組並んでいる。この1組の円筒壁232と平板状壁237との間に収容部231が区画形成されている。こうして、ホルダ本体230には、4行3列の収容部231,231,…が設けられている。平板状壁237の収容部231側の面には、収容部231の軸方向に延びる突起237a,237aが形成されている。2つの突起237a,237aは、平板状壁237における、行方向両端部に設けられている。
 尚、冷媒流路234は、列方向に隣り合う収容部231,231のうちの一方の収容部231の円筒壁232と、他方の収容部231の平板状壁237と、列方向壁236,236とで区画形成されている。
 押圧板233は、ばね鋼で構成された平板状の部材である。押圧板233は、平板状壁237の突起237a,237aに当接する状態で収容部231内に配設されている。このとき、押圧板233は、軸心及び内周径を円筒壁232と同じくする仮想的な円筒に干渉している。
 このように構成された収容部231に、素電池20は、その軸心を収容部231の軸心に一致させ、収容部231の軸方向一端側から軸方向へ挿入するようにして、収容部231内へ設置する。このとき、押圧板233は、軸心及び内周径を円筒壁232と同じとする仮想的な円筒よりも内方に位置するため、そのままでは、素電池20を収容部231内に設置することができない。そこで、押圧板233の列方向中央部を平板状壁237側へ弾性変形させることによって、収容部231内のスペースを拡大して、素電池20を収容部231内に設置する。その結果、収容部231に収容された素電池20は、押圧板233により弾性的に押圧されて、その外周面が収容部231の円筒壁232の内周面に密着する。
 したがって、本実施形態によっても、素電池20をホルダ203の押圧板233で円筒壁232に押圧して、素電池20の外周面を円筒壁232の内周壁に接触させることによって、素電池20とホルダ203との間の熱抵抗を小さくして、素電池20の熱をホルダ203へ効率良く熱伝導させることができる。それに加えて、ホルダ203を金属製とすることによって、ホルダ203自体の熱抵抗も小さくなるため、素電池20からホルダ203へ伝わった熱を、冷媒が流通する冷媒流路234,234,…や相変化部材4,4,…まで効率良く伝導させることができる。こうして、素電池20の熱を、冷媒や相変化部材4,4,…へ効率良く伝えることができる結果、素電池20の温度を効率良く且つ応答性良く調節することができる。また、異常発熱を発生した素電池20の熱を、該素電池20の周りに配設された相変化部材4,4,…、及び他の素電池20,20,…の周りに配設された相変化部材4,4,…によって効率良く且つ迅速に吸熱することができる。
 また、ホルダ本体230と押圧板233とを別体で構成することによって、それぞれをそれぞれの機能に特化して設計することができる。例えば、ホルダ本体230は熱伝導性を考慮してアルミニウム合金製とする一方で、押圧板233は弾性力を考慮してバネ鋼製とすることができる。
 《その他の実施形態》
 本発明は、前記実施形態1,2について、以下のような構成としてもよい。
 例えば、素電池20は、18650サイズの汎用電池に限られない。また、素電池20は、リチウムイオン二次電池に限られない。さらに、素電池20は、円柱状に限らず、例えば、角柱状であってもよい。あるいは、素電池20は、柱状でなくてもよい。同様に、ホルダ3,203の収容部31,231も円筒状に限られず、断面多角形の筒状に形成されていてもよい。
 また、素電池20、電池ユニット10,210の個数は、前記実施形態に限られるものではない。例えば、電池ユニット10は1つ、即ち、電池ユニット10がそのまま電池モジュール1を構成してもよい。
 前記相変化部材4としては、想定される素電池20の温度上昇範囲において固相から液相に変化し且つ液相から気相に変化しない部材であれば、任意の部材を採用することができる。
 また、相変化部材4,4,…は、各素電池20の四方を囲むようにしてホルダ3,203に配設されているが、これに限られるものではない。すなわち、相変化部材4は、ホルダ3,203内に配設されている限りは、素電池20とホルダ3,203を介して熱的に接続されているため、素電池20の熱を吸熱することができる。そのため、相変化部材4,4,…は、素電池20の周りに配設されている必要はなく、素電池20から離れた位置に配設されていてもよい。また、素電池20ごとに同じ個数の相変化部材4,4,…が設けられている必要もない。例えば、素電池20,20,…をホルダ3内に配置した後、空いたスペースに相変化部材4,4,…を配置するように構成してもよい。ただし、素電池20の熱を効率良く吸熱する観点からは、相変化部材4,4,…は、素電池20の近くであって、且つできるだけ多く配設されていることが好ましい。
 前記ホルダ3,203は、アルミニウム合金で構成されているが、これに限られるものではない。例えば、ホルダ3は、アルミニウム合金以外の金属で構成してもよい。あるいは、ホルダ3は、高熱伝導性樹脂で構成してもよい。高熱伝導性樹脂としては、例えば、溶融シリカを含む例えばエポキシ樹脂のごとき樹脂(熱伝導率が約12×10-4cal/cm・sec・deg)、アルミナを含む樹脂(熱伝導率が約40×10-4cal/cm・sec・deg)、結晶シリカを含む樹脂(熱伝導率が約35×10-4cal/cm・sec・deg)、及び窒化アルミを含む樹脂(熱伝導率が約40×10-4cal/cm・sec・deg)等が挙げられる。
 前記電池モジュール1では、素電池20,20,…を空冷しているが、液冷であってもよい。例えば、電池ユニット10の冷媒流路に連通する水冷ジャケットを設けて、電池ユニット10の冷媒流路に水を流通させる構成であってもよい。
 さらに、素電池20の形状は、円筒形に限られるものではない。例えば、図9に示すような、板状の素電池320を採用してもよい。すなわち、素電池320は、横断面方形の板状に形成されている。かかる場合には、ホルダ303の収容部331も横断面方形に形成される。図9においては、実施形態2と同様に、押圧部を構成する押圧板333が設けられている。つまり、ホルダ303のホルダ本体330は、列方向壁336,336(図9では、2つだけ図示)を有している。これら列方向壁336,336の間には、平板状の当接壁332と、該当接壁332に対向する平板状壁337とが、列方向へ4組(図9では、2組だけ図示)設けられている。素電池320は、収容部331の軸方向一端側から軸方向へ挿入されるようにして、収容部331へ収容されている。素電池320の長手方向と、収容部331の軸方向とを一致している。収容部331内において、素電池320は、当接壁332に当接するように配置される一方、素電池320と平板状壁337との間には、押圧板333が配設される。押圧板333は、収容部331の軸方向に延びる板状の部材であって、行方向両端部に比べて、行方向中央寄りの部分が列方向に突出している。すなわち、押圧板333は、行方向両端部とそれ以外の部分とで段差がある。そして、押圧板333の行方向両端部が平板状壁337と当接する一方、押圧板333の行方向中央寄りの部分が素電池320に当接する。このとき、押圧板333は、弾性変形して、その弾性力により素電池320を当接壁332へ押圧する。その結果、素電池320の外周壁は、当接壁332に接触するようになる。また、隣り合う収容部331,331において、一方の収容部331の平板状壁337と、他方の収容部331の当接壁332との間には冷媒流路334が区画形成されている。このように、素電池320の形状が角型であっても、押圧板333で素電池320を押圧することによって、素電池320の外周面を収容部331の内周面(詳しくは、当接壁332)に接触させることができる。
 尚、以上の実施形態は、本質的に好ましい例示であって、本発明、その適用物、あるいはその用途の範囲を制限することを意図するものではない。
 以上説明したように、本発明は、複数の素電池と素電池を保持するホルダとを備えた電池モジュール又は、複数の柱状の素電池を備えた電池モジュールについて有用である。
1   電池モジュール
20  素電池
3   ホルダ
30  ホルダ本体
31  収容部
33  押圧壁(押圧部)
34  冷媒流路(温度調節部)
4   相変化部材
203 ホルダ
230 ホルダ本体
231 収容部
233 押圧板(押圧部)
234 冷媒流路(温度調節部)
320 素電池
303 ホルダ
330 ホルダ本体
333 押圧板(押圧部)

Claims (29)

  1.  複数の柱状又は板状の素電池と、該素電池を保持するホルダとを備えた電池モジュールであって、
     前記ホルダは、前記素電池を収容する筒状の収容部と、前記素電池の温度を調節する温度調節部と、前記素電池を該収容部の内周面へ押圧する押圧部とを有し、金属又は高熱伝導性樹脂で形成されており、
     前記素電池は、前記押圧部で押圧されることによって、その外周面が前記収容部の内周面に接触している電池モジュール。
  2.  請求項1に記載の電池モジュールにおいて、
     前記複数の素電池は、並列に接続されている電池モジュール。
  3.  請求項1又は2に記載の電池モジュールにおいて、
     前記ホルダは、前記素電池が前記収容部の軸方向一端側から軸方向へ挿入されるように構成されている電池モジュール。
  4.  請求項1乃至3の何れか1つに記載の電池モジュールにおいて、
     前記押圧部は、前記素電池を弾性的に押圧する電池モジュール。
  5.  請求項1乃至4の何れか1つに記載の電池モジュールにおいて、
     前記ホルダは、前記収容部が形成されたホルダ本体を有し、
     前記押圧部は、前記ホルダ本体と別体に構成されている電池モジュール。
  6.  請求項1乃至4の何れか1つに記載の電池モジュールにおいて、
     前記ホルダは、前記収容部が形成されたホルダ本体を有し、
     前記押圧部は、前記ホルダ本体と一体に構成されている電池モジュール。
  7.  請求項1乃至6の何れか1つに記載の電池モジュールにおいて、
     前記温度調節部は、前記ホルダに形成され、該ホルダを空冷するための冷媒流路である電池モジュール。
  8.  請求項1乃至6の何れか1つに記載の電池モジュールにおいて、
     前記温度調節部は、前記ホルダに形成され、該ホルダを液冷するための冷媒流路である電池モジュール。
  9.  請求項7又は8に記載の電池モジュールにおいて、
     前記押圧部は、前記冷媒流路を区画する壁部で構成されている電池モジュール。
  10.  請求項1乃至6の何れか1つに記載の電池モジュールにおいて、
     前記温度調節部は、前記素電池の温度を吸熱して相変化する相変化部材である電池モジュール。
  11.  請求項10に記載の電池モジュールにおいて、
     前記相変化部材は、前記素電池とは接触しておらず、前記ホルダを介して該素電池と熱的に接続されている電池モジュール。
  12.  請求項10又は11に記載の電池モジュールにおいて、
     前記相変化部材は、相変化温度が前記素電池の動作上限温度よりも高い電池モジュール。
  13.  請求項10乃至12の何れか1つに記載の電池モジュールにおいて、
     前記相変化部材は、前記素電池の温度を吸熱して固相から液相に相変化する電池モジュール。
  14.  請求項1乃至13の何れか1つに記載の電池モジュールにおいて、
     前記相変化部材は、その相変化温度が前記素電池の許容上限温度よりも低い電池モジュール。
  15.  請求項1、3乃至14の何れか1つに記載の電池モジュールにおいて、
     前記ホルダを複数備えており、
     前記各ホルダにおいて、前記複数の素電池は、並列に接続されており、
     一の前記ホルダに保持された前記複数の素電池は、他の前記ホルダに保持された前記複数の素電池と直列に接続されている電池モジュール。
  16.  複数の素電池を備えた電池モジュールであって、
     前記複数の素電池を保持するホルダと、
     前記ホルダに配設されて、前記素電池の温度を吸熱して相変化する相変化部材をさらに備え、
     前記相変化部材は、前記素電池とは接触しておらず、前記ホルダを介して該素電池と熱的に接続されている電池モジュール。
  17.  請求項16に記載の電池モジュールにおいて、
     前記相変化部材は、相変化温度が前記素電池の動作上限温度よりも高い電池モジュール。
  18.  請求項16又は17に記載の電池モジュールにおいて、
     前記相変化部材は、前記素電池の温度を吸熱して固相から液相に相変化する電池モジュール。
  19.  請求項16乃至18の何れか1つに記載の電池モジュールにおいて、
     前記相変化部材は、その相変化温度が前記素電池の許容上限温度よりも低い電池モジュール。
  20.  請求項16乃至19の何れか1つに記載の電池モジュールにおいて、
     前記素電池は、柱状又は板状に形成されており、
     前記ホルダは、前記素電池を収容する筒状の収容部と、前記素電池を該収容部の内周面へ押圧する押圧部とを有し、金属又は高熱伝導性樹脂で形成されており、前記素電池は、前記押圧部で押圧されることによって、その外周面が前記収容部の内周面に接触している電池モジュール。
  21.  請求項20に記載の電池モジュールにおいて、
     前記複数の素電池は、並列に接続されている電池モジュール。
  22.  請求項20又は21に記載の電池モジュールにおいて、
     前記ホルダは、前記素電池が前記収容部の軸方向一端側から軸方向へ挿入されるように構成されている電池モジュール。
  23.  請求項20乃至22の何れか1つに記載の電池モジュールにおいて、
     前記押圧部は、前記素電池を弾性的に押圧する電池モジュール。
  24.  請求項20乃至23の何れか1つに記載の電池モジュールにおいて、
     前記ホルダは、前記収容部が形成されたホルダ本体を有し、
     前記押圧部は、前記ホルダ本体と別体に構成されている電池モジュール。
  25.  請求項20乃至23の何れか1つに記載の電池モジュールにおいて、
     前記ホルダは、前記収容部が形成されたホルダ本体を有し、
     前記押圧部は、前記ホルダ本体と一体に構成されている電池モジュール。
  26.  請求項20乃至25の何れか1つに記載の電池モジュールにおいて、
     前記ホルダには、該ホルダを空冷するための冷媒流路が形成されている電池モジュール。
  27.  請求項20乃至25の何れか1つに記載の電池モジュールにおいて、
     前記ホルダには、該ホルダを液冷するための冷媒流路が形成されている電池モジュール。
  28.  請求項26又は27に記載の電池モジュールにおいて、
     前記押圧部は、前記冷媒流路を区画する壁部で構成されている電池モジュール。
  29.  請求項20、22乃至28の何れか1つに記載の電池モジュールにおいて、
     前記ホルダを複数備えており、
     前記各ホルダにおいて、前記複数の素電池は、並列に接続されており、
     一の前記ホルダに保持された前記複数の素電池は、他の前記ホルダに保持された前記複数の素電池と直列に接続されている電池モジュール。
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