(57)【要約】【課題】十分な冷却効果を得て、電池効率の低下を防ぐ。【解決手段】  電池モジュール２０は、所定の配列方向に沿って配列された複数の電池セル２１を備え、配列方向において互いに隣り合う二つの電池セル２１，２１において、互いに対向する二つの電池セル２１，２１において、少なくとも一方の電池セル２１に、他方の電池セル２１に向けて突出して該電池セル２１に当接する複数の凸部４１を形成する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
配列された複数の電池セルを備え、
前記配列方向に互いに隣り合う前記電池セルの少なくとも一方の前記電池セルに、他方の前記電池セルに向けて突出して該電池セルに当接する複数の凸部が形成されていることを特徴とする電池モジュール。
【請求項２】
前記凸部は、前記電池セルの一対の側面にわたって延在する突条であることを特徴とする請求項１に記載の電池モジュール。
【請求項３】
前記凸部は、柱状の突起であることを特徴とする請求項１に記載の電池モジュール。
【請求項４】
前記電池セルの底面に、前記配列方向に延在する溝が形成されていることを特徴とする請求項１から３いずれか一項に記載の電池モジュール。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか一項に記載の電池モジュールと、
前記電池モジュールを収容するケースと、
前記ケース内に冷媒を導入する冷媒導入部と、
前記冷媒を前記ケース外に排出する冷媒排出部とを備えていることを特徴とする電池ユニット。
【請求項６】
前記ケースにおける前記電池モジュールが載置される載置面に、前記電池セルの配列方向に延在するケース溝が形成されていることを特徴とする請求項５に記載の電池ユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電池モジュール、電池ユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、大容量かつ高効率な二次電池として、リチウムイオン二次電池や、ニッケル水素二次電池が開発されている。このような二次電池は、電池容器の内部に、正極板と負極板とがセパレータを介して交互に配列され、電解液とともに封入されている。
【０００３】
二次電池を、例えば電気自動車やハイブリッド自動車に搭載する場合、風力発電機等の蓄電池として用いる場合には、必要とされる蓄電量も多いため、複数個の二次電池（以下、個々の二次電池を電池セルと称する）がパッケージ化された電池パッケージを用いている。
電池パッケージにおいては、複数個の電池セルが絶縁シートを介して結束バンド等によって束ねられるとともに、これら複数個の電池セルの電極がバスバーによって連結されることによって、電池モジュールが形成されている。そして、電池パッケージの外殻を構成するケースのトレー上に複数の電池モジュールが配列されることによって、電池パッケージが構成されている。
【０００４】
ところで、各電池セルは充放電時に発熱する。電池セルの発熱によって電池セルの効率が低下し、また電池セルの電池容器が膨張することもあるため、電池パッケージの使用時には、電池セルを冷却することが要求されている。
【０００５】
特許文献１には、一体化された複数の電池セルで構成された電池モジュールが複数配列され、複数の電池モジュールの間に冷却用部材がされた構成が開示されている。特許文献１に開示された構成において、電池モジュールから熱を受け取った冷却用部材は、冷却用部材に沿って流れる冷媒に冷却され、結果として電池セルが冷却用部材を介して冷却されるようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００３−７２５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記特許文献１に記載された技術においては、互いに隣接する電池モジュールの間を冷却用部材に接し続けながら流れた冷媒が、冷却用部材から受け取る熱によって温度が上昇してしまう。その結果、電池モジュールにおいて、冷媒の流路の下流側に位置する電池セルの冷却効果が著しく低下し、電池モジュールの効率が低下する可能性がある。
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであって、冷却効果を向上させることができる電池モジュール、電池ユニットを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、上記課題を解決するため、以下の手段を採用する。
即ち、本発明の電池モジュールは、配列された複数の電池セルを備え、前記配列方向に互いに隣り合う前記電池セルの少なくとも一方の前記電池セルに、他方の前記電池セルに向けて突出して該電池セルに当接する複数の凸部が形成されていることを特徴とする。
【０００９】
このような特徴の電気モジュールによれば、配列方向に互いに隣り合う電池セルの間に凸部によって隙間が形成されることとなる。この隙間を流路として、空気等の冷媒が流れることにより、電池モジュールを構成する各電池セルを確実に冷却することができる。
なお、この凸部は、電池セルのセル容器に直接形成しても良いし、セル容器の表面に凸部を有したプレートを取り付けても良い。
【００１０】
また、本発明に係る電池モジュールにおいては、前記凸部が、前記電池セルの一対の側面にわたって延在する突条であってもよい。
【００１１】
これにより、互い隣り合う電池セルの間に形成される流路が、電池セルの一方の側面側と他方の側面側とを結ぶ方向に連続したものとなる。これによって流路内を一対の側面にわたって冷媒が流通することで、冷却効果を向上させることができる。
【００１２】
さらに、本発明に係る電池モジュールにおいて、前記凸部は、柱状の突起であっても良い。
【００１３】
これにより、互いに隣り合う電池セル同士の接触面積を小さくすることができ、複数の点状の突起を除くほぼ全域で、電池セルの冷却効果を得ることができる。
【００１４】
また、本発明に係る電池モジュールにおいては、記電池セルの底面に、前記配列方向に延在する溝が形成されていることが好ましい。
【００１５】
底面に形成された溝にも冷媒が流れることで各電池セルを底面から冷却することができる。加えて、互いに隣り合う電池セルの間に形成された流路に対し、底面側からも冷媒を送り込むことができる。
【００１６】
また、本発明は、上記したような電池モジュールと、前記電池モジュールを収容するケースと、前記ケース内に冷媒を導入する冷媒導入部と、前記冷媒を前記ケース外に排出する冷媒排出部とを備えていることを特徴とする電池ユニットとすることもできる。
【００１７】
この電池ユニットによれば、ケース内に導入された冷媒が、電池モジュールを構成する複数の電池セル間の隙間に流れ込み、電池モジュールを構成する各電池セルを効果的に冷却することが可能となる。
【００１８】
さらに、本発明に係る電池モジュールにおいては、前記ケースにおける前記電池モジュールが載置される載置面に、前記電池セルの配列方向に延在するケース溝が形成されていることが好ましい。
【００１９】
これによって、ケース溝にも冷媒が流れることで各電池セルを底面から冷却することができるとともに、互いに隣り合う電池セルの間に形成された流路に対し、底面側からも冷媒を送り込むことができる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、電池モジュールの各電池セル間に冷媒を導入することで、冷却効果を向上させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の実施形態にかかる電池パッケージの構成を示す斜視図である。
【図２】電池セルおよびスペーサを示す分解斜視図である。
【図３】電池モジュールの側面図および平面図である。
【図４】トレー上における電池モジュールの配置例、および空気流路を示す平面図である。
【図５】本実施形態の変形例を示す図であり、電池セルに形成した凸部の他の例を示す斜視図である。
【図６】本実施形態の変形例を示す図であり、電池セルに形成した凸部のさらに他の例を示す斜視図である。
【図７】本発明の他の実施形態を示す図であり、底面に溝を形成した電池セルを示す斜視図である。
【図８】本発明の他の実施形態を示す図であり、底面に溝を形成したトレー上に電池モジュールを配置した例を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、添付図面を参照して、本発明による電池モジュール、電池ユニットを実施するための最良の形態を説明する。しかし、本発明はこれらの実施例のみに限定されるものではない。
【００２３】
図１に示すように、電池パッケージ（電池ユニット）１０は、直方体状をなすケース１１内に、複数個の電池モジュール２０が収容された構成をなしている。
【００２４】
各電池モジュール２０は、複数個の電池セル２１を有している。
図２に示すように、各電池セル２１は、セル容器２３内に図示しない複数枚の正極板と負極板が絶縁シートを介して交互に配列され、電解液とともに密封されている。セル容器２３の上面２３ａには、複数枚の正極板に電気的に接続された正電極２８と、複数枚の負極板に電気的に接続された負電極２９とが突出している。ここで、電池セル２１は、正電極２８と負電極２９との離間方向（以下、これを幅方向と称する）の外形寸法Ａよりも、上面２３ａに沿った面内で正電極２８と負電極２９との離間方向に直交する方向（以下、これを厚さ方向と称する）の外形寸法Ｂの方が小さい略直方体状をなしている
【００２５】
図３に示すように、電池モジュール２０は、電池セル２１がその厚さ方向を配列方向に一致させて直列的に配列されている。また、電池モジュール２０には、配列方向において互いに隣り合う電池セル２１の間の間隙を確保すべく絶縁性材料からなる絶縁シート３０が挟み込まれている。これら複数の電池セル２１および絶縁シート３０は、例えばステンレス合金製のバンド２２によって一体に結束されている。
そして、各電池セル２１の正電極２８、負電極２９は、配列方向に離間した他の電池セルの正電極２８、負電極２９と、バスバー８０により電気的に接続されている。このようにして、複数の電池セル２１を束ねてなる電池モジュール２０は、これら電池セル２１の上面２３ａの全体がカバー９０によって覆われている。
【００２６】
図１に示すように、電池モジュール２０は、ケース１１の底面を構成する矩形状のトレー１２上に、複数個がマトリクス状に配列されている。より詳しくは、トレー１２は、平面視にて電池モジュール２０の配列方向を長手方向とした長方形状をなしており、各電池モジュール２０は、電池セル２１の配列方向をトレー１２の長辺部１２ｄの延在方向、即ち、長手方向に一致させて配置されている。そして、本実施形態においては、トレー１２の長手方向に３つ、短辺部１２ｗの延在方向、即ち、短手方向に４列の計１２個の電池モジュール２０がトレー１２上に搭載されている。そして、トレー１２上において、トレー１２の長辺部１２ｄおよび短辺部１２ｗにおいてそれぞれ互いに隣接する電池モジュール２０，２０の間には、所定寸法の間隙を有した空気流路Ｌが形成されている。また、トレー１２の外周縁部１２ａに面して配置される電池モジュール２０と、トレー１２の外周縁部１２ａとの間にも、所定寸法の間隙を有した空気流路Ｌが形成されている。
【００２７】
ケース１１におけるトレー１２の長手方向一端側には、短辺部１２ｗに沿った側面を覆うエンドプレート１３が設けられている。このエンドプレートには複数の電動ファン（冷媒排出部）１４が設けられている。また、トレー１２の長手方向他端側には、短辺部１２ｗに沿った側面を覆うエンドプレート１５が設けられている。このエンドプレート１５には空気導入口（冷媒導入部）１６が形成されている。
【００２８】
このような電池パッケージ１０においては、電動ファン１４を作動させることによって、空気導入口１６からケース１１の外部の空気（冷媒）をケース１１内に吸い込む。吸い込まれた空気は、ケース１１内の複数の電池モジュール２０，２０の間に形成された空気流路Ｌを通り、各電池モジュール２０を構成する各電池セル２１を冷却し、電動ファン１４からケース１１外に排出される。
【００２９】
ここで、図２、図３に示すように、電池モジュール２０の複数の電池セル２１における配列方向に対向する面は、各電池セル２１の対向面２１ａとされている。そして、互いに隣り合う電池セル２１，２１の対向面２１ａ、２１ａのうち、一方の電池セル２１の対向面２１ａは、この対向面２１ａに直交する方向、即ち、配列方向に突出した複数の凸部４１が形成された凹凸面４０Ａとされている。また、互いに隣り合う電池セル２１，２１の対向面２１ａ、２１ａのうち、他方の電池セル２１の対向面２１ａは、凹凸のない平坦面４２とされている。
【００３０】
本実施形態において、凹凸面４０Ａは、縦断面波板状をなしている。より詳細には、凹凸面４０Ａは、対向面２１ａの両側に隣接する側面２１ｂ、２１ｂにわたって延在する縦断面視三角形状の突条からなる凸部４１が、上下方向、即ち、突条との延在方向に直交する方向に隣り合うように平行に配列された形状をなしている。
このような凹凸面４０Ａは、セル容器２３自体に形成され、セル容器２３のプレス成形時に形成することができる。
【００３１】
複数の電池セル２１がバンド２２によって拘束された状態で、互いに隣り合う二つの電池セル２１，２１間においては、一方の電池セル２１の凹凸面４０Ａの各凸部４１の先端部が、対向する他の電池セル２１の平坦面４２に絶縁シート３０を介し当接するようになっている。
これにより、凹凸面４０Ａの各凸部４１と平坦面４２（絶縁シート３０）との間には、両側に隣接する側面２１ｂ、２１ｂ同士にわたって延在して、電池セル２１の幅方向両側を連通させる縦断面三角形状の流路Ｓが形成される。
【００３２】
このような電池モジュール２０を備えた電池パッケージ１０においては、図４に示したように、空気導入口１６からケース１１内に導入された空気（図４中、矢印参照）が空気流路Ｌを通る。すると、図３（ｂ）に示すように、各電池モジュール２０において複数が配列された電池セル２１，２１の配列方向の両側（幅方向両側）を空気が流通する。これにより、電池モジュール２０を構成する複数の電池セル２１，２１間に形成された流路Ｓに空気が入り込み、該空気が流路Ｓを通過する。
【００３３】
上述したようにして、電池モジュール２０において互いに隣り合う電池セル２１，２１の対向面２１ａ，２１ａの一方に凹凸面４０Ａが形成され、他方に平坦面４２が形成されることで、電池セル２１，２１間で幅方向両側に開口した流路Ｓを形成することができる。この流路Ｓを空気が通過することで、電池モジュール２０の対向面を冷却することができる。
加えて、凹凸面４０Ａは、凸部４１を形成することによって、凸部４１を形成しない単なる平面に比較して、その表面積が増大する。
したがって、電池モジュール２０を構成する各電池セル２１間を確実かつ効率良く冷却することができ、電池セル２１の加熱を効果的に抑制することができる。
【００３４】
さらに、凹凸面４０Ａを形成する各凸部４１は、対向する他の電池セル２１の平坦面４２（絶縁シート３０）に突き当たっているため、複数の電池セル２１を結束するバンド２２と相まって、電池セル２１が厚さ方向に膨張するのを拘束することが可能となっている。
【００３５】
また、凸部４１は、電池セル２１の幅方向に延在する突条であるため、セル容器２３の剛性を高めることができ、例えば凹凸面４０を薄肉化して軽量化を図ることもできる。
【００３６】
（変形例）
なお、凹凸面４０Ａは、縦断面波板状に限らず、例えば図５に示すように、一対の側面２１ｂ，２１ｂにわたって延在する凸部４４を上下方向に間隔をあけて配置した凹凸面４０Ａ’であってもよい。また、各凸部４４も、縦断面略三角形状に限らず、縦断面矩形状等、他の形状としても良い。
【００３７】
また、図６に示すように、電池モジュール２０を構成する複数の電池セル２１において、互いに隣り合う電池セル２１，２１の対向面２１ａ、２１ａのうち、一方の電池セル２１の対向面２１ａは、この対向面２１ａに直交する方向に突出した複数の凸部４５が形成された凹凸面４０Ａ”としても良い。
各凸部４５は、例えば基部４５ａから先端部４５ｂに向けて延びる柱状とされており、例えば先端部４５ｂに向けて延在方向に直交する断面積が漸次縮小する円錐台形とされていてもよい。このような凸部４５が、対向面２１ａに沿って間隔を隔てて複数配置されている。これにより、凹凸面４０Ａ”は、全体としてみると、複数の点状の凸部４５を備えた構成となっている。
【００３８】
（その他の実施形態）
なお、本発明の電池モジュール、電池ユニットは、図面を参照して説明した上述の各実施形態に限定されるものではなく、その技術的範囲において様々な変形例が考えられる。
例えば、凹凸面４０Ａ、４０Ａ’、４０Ａ”は、互いに隣り合う電池セル２１，２１の対向面２１ａ，２１ａの双方に形成するようにしても良い。その場合、各電池セル２１に膨張を抑えるための拘束力を付与するには、双方の凹凸面４０Ａ、４０Ａ’、４０Ａ”の凸部４１，４４，４５どうしを突き合わせる必要がある。
このようにすると、各電池セル２１を両面側から効率良く冷却できる。
【００３９】
また、凸部４１，４４，４５は、上記した以外のさらに他の形状、配置とすることができ、その設置数も適宜変更することが可能である。
【００４０】
さらには、例えば、図７に示すように、上記で示したような各電池セル２１の底面２１ｄに、一方の対向面２１ａと他方の対向面２１ａを連通する溝５０を形成することができる。このとき、絶縁シート３０にも、溝５０に対向する位置に、溝５０と同じ断面形状の凹部を形成するのが好ましい。
【００４１】
これにより、電池モジュール２０には、この電池モジュール２０が設置されるトレー１２の上面との間に、複数の電池セル２１の配列方向に延在する空気流路（冷媒流路）Ｌ２が形成されることとなる。そして、空気導入口１６からケース１１内に導入された空気が、空気流路Ｌ２に流れ込み、互いに隣り合う電池セル２１，２１の間の流路Ｓ，Ｓ２に対して下方から流れ込む。これによって、各電池セル２１の冷却効果をより一層向上させることができる。
【００４２】
また、上記の溝５０に代えて、図８に示すように、トレー１２の上面に、溝６０を形成するようにしても良い。溝６０は、このトレー１２上に配置される電池モジュール２０において複数の電池セル２１の配列方向に延在するように形成される。また、溝６０は、各電池モジュール２０をセットする部位に、複数本を並設するのが好ましい。
このようにすると、電池モジュール２０とこの電池モジュール２０が設置されるトレー１２の上面との間に、複数の電池セル２１の配列方向に連続する空気流路（冷媒流路）Ｌ３が形成されることとなる。そして、空気導入口１６からケース１１内に導入された空気が、空気流路Ｌ３に流れ込み、互いに隣り合う電池セル２１，２１の間の流路Ｓに対して下方から流れ込む。これによって、各電池セル２１の冷却効果が、より一層高まる。
【００４３】
これ以外にも、電池セル２１の対向面２１ａ自体を凹凸面４０Ａ，４０Ａ’，４０Ａ”としたが、上記したような凸部４１，４４，４５を有するプレート材を、電池セル２１の対向面２１ａに接着する等して一体に設けるようにしても良い。
【００４４】
さらに、電池モジュール２０は、トレー１２上に平面的に複数個を備えるようにしたが、さらに、上下方向に複数段に積層して電池パッケージ１０を構成することも可能である。
また、電池モジュール２０を冷却するための構成は、上記したものに限らず、適宜他の構成を採用することが可能である。
さらに、各電池セル２１のセル容器２３を、絶縁性材料で形成し、または、導電性材料で形成した際であってもその表面を絶縁性材料で被覆した場合等においては、絶縁シート３０を省略する構成とすることも可能である。
【符号の説明】
【００４５】
１０  電池パッケージ（電池ユニット）
１１  ケース
１２  トレー
１３  エンドプレート
１４  電動ファン（冷媒排出部）
１５  エンドプレート
１６  空気導入口（冷媒導入部）
２０  電池モジュール
２１  電池セル
２１ａ  対向面
２１ｂ  側面
２２  バンド
２３  セル容器
２３ａ  上面
２８  正電極
２９  負電極
３０  絶縁シート
３９  凹部
４０Ａ、４０Ａ’、４０Ａ”  凹凸面
４１，４４，４５  凸部
４２  平坦面
４５ａ  基部
４５ｂ  先端部
５０  溝
６０  溝
８０  バスバー
９０  カバー
Ｌ  空気流路（冷媒流路）
Ｌ２  空気流路（冷媒流路）
Ｌ３  空気流路（冷媒流路）
Ｓ  流路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2014135208.tif 000008
【図７】
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【図８】
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