(57)【要約】電池モジュール（１０）は、略柱状の複数の電池（２０）と、複数の電池（２０）をそれぞれ収容し、互いに並設された複数の筺体（４０）と、を含む。隣接する２つの筺体（４０ａ），（４０ｂ）において、一方の筺体（４０ａ）に設けられた通気孔（４２Ｄａ）と、他方の筺体（４０ｂ）に設けられた通気孔（４２Ｂｂ）とが連通するように配置されることにより、一方の筺体（４０ａ）に設けられた別の通気孔（４２Ａａ），（４２Ｂａ），（４２Ｃａ）から、他方の筺体（４０ｂ）に設けられた別の通気孔（４２Ａｂ），（４２Ｃｂ），（４２Ｄｂ）までが、隣接する筺体（４０ａ），（４０ｂ）間で連通する通気孔（４２Ｄａ），（４２Ｂｂ）を経由する通気経路として形成されている。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
略柱状の複数の電池と、
前記複数の電池をそれぞれ収容し、互いに並設された複数の筐体と、を含み、
隣接する２つの筺体において、一方の筺体に設けられた通気孔と、他方の筺体に設けられた通気孔とが連通するように配置されることにより、前記一方の筺体に設けられた別の通気孔から、前記他方の筺体に設けられた別の通気孔までが、隣接する筺体間で連通する通気孔を経由する通気経路として形成されている電池モジュール。
【請求項２】
前記複数の筐体は、断面が略正多角形である略同一の柱状であって、前記通気孔が各側面に略同一の位置にて設けられている請求項１に記載の電池モジュール。
【請求項３】
隣接する筺体同士が当接することにより、隣接する筺体間で連通する通気孔が、筺体間の通気経路として形成された請求項２に記載の電池モジュール。
【請求項４】
前記電池は、前記筺体の内部の前記通気孔が設けられている側面において、少なくとも一部に内接していることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の電池モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の電池を含む電池モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に電池は、充放電に伴い発熱する。しかし、複数の電池を含む電池モジュールを安定して稼働させるためには、電池の温度が上昇しすぎないことが好ましい。そのため、電池を効率的に冷却する機構が求められてきた。これに対し、たとえば、特許文献１には、蓄電池電源装置の筒状ケースの端部近傍に、通気孔を設ける技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１０−１０６５２０号公報
【発明の概要】
【０００４】
特許文献１の蓄電池電源装置では、通気経路が各蓄電池の軸方向に平行にそれぞれ設けられていた。そのため、この技術では、空気などの冷媒の通気経路が各電池に対して別々に必要であった。この点に関し、発明者らは電池の冷却構造を改善する余地を見出した。
【０００５】
本発明はこうした課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、電池モジュールをより簡易に冷却する技術の提供にある。
【０００６】
本発明のある態様は、電池モジュールである。当該電池モジュールは、略柱状の複数の電池と、複数の電池をそれぞれ収容し、互いに並設された複数の筐体と、を含む。隣接する２つの筺体において、一方の筺体に設けられた通気孔と、他方の筺体に設けられた通気孔とが連通するように配置されることにより、一方の筺体に設けられた別の通気孔から、他方の筺体に設けられた別の通気孔までが、隣接する筺体間で連通する通気孔を経由する通気経路として形成されていることを特徴とする。
【０００７】
この電池モジュールによれば、電池モジュールの１つの通気孔から２つ以上の電池に対して冷媒を流入させることによって、電池モジュールをより簡易に冷却することができる。つまり、電池モジュールでは複数の電池が連通された通気経路によってつながっているため、複数の電池をまとめて効率的に冷却することができる。
【０００８】
本発明によれば、電池モジュールをより簡易に冷却することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】実施の形態に係る電池モジュールを示す斜視図である。
【図２】実施の形態に係る電池モジュールを示す図１のＡ−Ａ面における断面の概略図である。
【図３】変形例に係る電池モジュールを示す斜視図である。
【図４】変形例に係る電池モジュールを示す図３のＢ−Ｂ面における断面の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。なお、すべての図面において、同様な構成要素には同様の符号を付し、適宜説明を省略する。
【００１１】
図１は、実施の形態に係る電池モジュールを示す斜視図である。図２は、実施の形態に係る電池モジュールを示す図１のＡ−Ａ面における断面の概略図である。なお、図２では電池２０の内部構造は省略する。
【００１２】
図１に示すように、電池モジュール１０は、略柱状の複数の電池２０と、複数の電池２０をそれぞれ収容し、互いに並設された複数の筺体４０と、を含む。本実施の形態では、電池２０の外形は略円柱状である。しかし、電池モジュール１０において後述する通気経路を形成できるのであれば、これには限られない。例えば、角形でもよい。また、本実施の形態の電池２０はリチウムイオン二次電池であるが、ニッケル水素電池、ニッケルカドミウム電池などにも適用可能である。
【００１３】
筺体４０は、電池２０をその内部に保持するとともに、発熱に伴う電池２０の変形を抑制する機能を有する。筺体４０には、複数の通気孔が設けられている。筺体４０は、略多角柱状であることが好ましい。
【００１４】
本実施の形態の電池モジュール１０は、９個の略円柱状の電池２０が、断面が略正方形の柱状である９個の筺体４０にそれぞれ収容されて構成されている。筺体４０には、４つの通気孔４２が、隣接して配置される側面同士において、略同一の位置、形状、大きさにて設けられている。筺体４０には、たとえば伝熱性を有するアルミニウム、マグネシウムなどの金属や、たとえば絶縁性を有するポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）などのエンジニアプラスチック（樹脂）を好適に使用することができる。また複合として絶縁性を有する伝熱性素材として、絶縁塗膜を施した上記金属材料や上記樹脂をアウトサート成形した上記金属材料などの方がより好ましい。筐体４０に伝熱性素材を用いることで、電池２０の熱は筐体４０に移動して、電池２０の温度が下がる。これにより、電池２０の冷却性をさらに高めることができる。
【００１５】
複数の筺体４０が並設された状態で、それぞれ一体的に形成された蓋部４８，４８’が電池２０の軸方向の両端から被せられる。これにより、複数の電池２０の各側面が隣接する電池２０の各側面に当接されて一体的に固定される。蓋部４８には、電池２０の端部に設けられた負極５２の一部を露出させるように、開口部５０が形成されている。負極５２には、配線５４を介してバスバー５６が接続されている。同様に、蓋部４８’においても、図示しない正極が露出し、正極には配線を介して図示しないバスバーが配置されている。図１では、９個の電池２０が負極をｚ軸の正方向として同方向に配置されている。そのため、各電池２０は並列に接続されている。蓋部４８，４８’には、たとえば伝熱性を有するアルミニウム、マグネシウムなどの金属や、たとえば絶縁性を有するポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）などのエンジニアプラスチック（樹脂）を好適に使用することができる。また複合として絶縁性を有する伝熱性素材として、絶縁塗膜を施した上記金属材料や上記樹脂をアウトサート成形した上記金属材料などの方がより好ましい。蓋部４８，４８’に伝熱性素材を用いることで、電池２０および筐体４０の熱は蓋部４８，４８’に移動して、電池２０の温度をさらに下げることができる。これにより、電池２０の冷却性をさらに高めることができる。なお、蓋部４８，４８’に上記金属材料を用いる場合、蓋部４８，４８’と配線５４の間に絶縁性を有する板を設けることが好ましい。また、蓋部４８，４８’は、異なる材料を用いてもよい。
【００１６】
電池モジュール１０を安定な構造とするためには、筺体４０は、本実施の形態のように略正方形、図３、４を用いて後述するように略正六角形、または略正三角形の略正多角形を断面とする柱状であることが好ましい。この場合には、通気経路の形成および生産性の観点から、複数の筺体４０が略同一形状の柱状であって、通気孔が各側面に略同一の位置にて設けられていることが特に好ましい。ただし、他の多角柱状の断面を有する筺体４０も好適に使用可能である。
【００１７】
本実施の形態の電池モジュール１０では、たとえば図２の領域Ｐに示されるように、２つの筺体４０ａ，４０ｂ間に以下の関係が成り立つ。つまり、それぞれ通気孔４２Ａａ，４２Ｂａ，４２Ｃａ，４２Ｄａおよび通気孔４２Ａｂ，４２Ｂｂ，４２Ｃｂ，４２Ｄｂが設けられた隣接する２つの筺体４０ａ，４０ｂにおいて、一方の筺体４０ａに設けられた通気孔４２Ｄａと、他方の筺体４０ｂに設けられた通気孔４２Ｂｂとが連通するように配置される。これにより、一方の筺体４０ａに設けられた別の通気孔４２Ａａ，４２Ｂａ，４２Ｃａのうち少なくとも１つから、他方の筺体４０ｂに設けられた別の通気孔４２Ａｂ，４２Ｃｂ，４２Ｄｂのうち少なくとも１つまでが、隣接する筺体４０ａ，４０ｂ間で連通する通気孔４２Ｄａおよび通気孔４２Ｂｂを経由する通気経路として形成されている。
【００１８】
この場合、隣接する筺体４０ａ，４０ｂ同士が当接することにより、隣接する筺体４０ａ，４０ｂ間で連通する通気孔４２Ｄａおよび通気孔４２Ｂｂが、筺体４０ａ，４０ｂ間の通気経路として形成されている。
【００１９】
電池モジュール１０全体では、電池モジュール１０の外面に露出した側面に設けられた通気孔４２を冷媒の流入口および流出口とし、少なくとも２つの電池２０を通過する様々な通気経路が形成されている。図２には、通気経路１と通気経路２を例として示す。
【００２０】
また、図２に示すように、通気孔４２を電池２０の軸方向と略垂直となる方向にある程度の幅を持たせて形成することにより、電池２０と筺体４０の側面との間に隙間を形成することによって、通気孔４２を冷媒が通過しやすい構造となっている。また、電池２０は、筺体４０の内部の通気孔４２が設けられている側面において、少なくとも一部に内接している。つまり、通気孔４２が設けられている部分では図２に示すように通気経路が形成されつつも、筺体４０の各側面の通気孔４２が設けられていない部分において、電池２０は筺体４０に内接している。
【００２１】
以上説明した電池モジュール１０によれば、電池モジュール１０の１つの通気孔４２から２つ以上の電池２０に対して冷媒を流入させることによって、電池モジュール１０をより簡易に冷却することができる。つまり、電池モジュール１０では複数の電池２０が連通された通気経路によってつながっているため、複数の電池２０をまとめて効率的に冷却することができる。
【００２２】
また、通気孔４２を筺体４０の各側面の軸方向の一部に設けることにより、電池２０の冷却性と筺体４０の内部における電池２０の固定性を維持することができる。一方、通気孔４２は、筺体４０の各側面において、電池２０の軸方向と略同一の長さとなるように設けてもよい。この場合は、たとえば蓋部４８，４８’に電池２０の軸と垂直な方向（ｘｙ平面方向）の固定部をさらに設けることが好ましい。これにより、電池２０の固定性を維持しつつ、電池２０の冷却性をさらに高めることができる。
【００２３】
なお、本実施の形態では、隣接する筺体４０の各側面同士が当接している場合を示したが、筺体４０の各側面同士は当接していなくてもよい。この場合には、たとえば各側面に設けられた通気孔同士が管状の構造により連通されていてもよい。
【００２４】
また、電池モジュール１０の外表面に配置された筺体４０では、外表面を形成するすべての側面に通気孔が設けられている必要はなく、電池モジュール１０の全体において、少なくとも２つの通気孔がそれぞれ冷媒の流入口および流出口として設けられていればよい。ただし、図２に示すように、電池モジュール１０の外面に配置された筺体４０に多くの通気孔４２を設けた場合には、冷媒の流入および流出が様々な位置から起きるため、各電池２０をより効率的に冷却することができる。
【００２５】
また、１つ以上の電池モジュール１０と図示しない冷却装置とを用いて、電池システムを構成してもよい。冷却装置は、各通気経路に冷媒を流して各電池２０を冷却させる。冷媒としては、空気を好適に使用することができる。
【００２６】
また、筺体４０の内部には、たとえば筺体４０の対角線上において、筺体４０と電池２０とに接する通気経路の仕切りを設けてもよい。これにより、所望の通気経路を形成して、冷却しにくい位置にある電池２０を効率的に冷却することができる。
（変形例）
図３は、変形例に係る電池モジュールを示す斜視図である。図４は、変形例に係る電池モジュールを示す図３のＢ−Ｂ面における断面の概略図である。なお、図３ではバスバー５６および蓋部４８，４８’は省略する。また、図４では電池２０の内部構造は省略する。
【００２７】
本変形例は、電池２０が収容されているのが略正六角柱状の筺体４４である点が、実施の形態とは異なる。筺体４０の各側面には通気孔が設けられている。ここでは、各側面に設けられた通気孔を、ｘ軸に略平行な通気孔から順に、時計回りに４６Ａ，４６Ｂ，４６Ｃ，４６Ｄ，４６Ｅ，４６Ｆとする。各通気孔４６Ａ，４６Ｂ，４６Ｃ，４６Ｄ，４６Ｅ，４６Ｆは、隣接して配置される側面同士において、略同一の位置、形状、大きさにて形成されている。
【００２８】
電池モジュール１０では、複数の筺体４０が各側面を接触させて最密に並設される。ここでは、７つの筺体４４が並設されている。たとえば、筺体４４ａと隣接する３つの筺体４４ｂ，４４ｃ，４４ｄとの間で、通気孔４６Ｆａと通気孔４６Ｃｂ、通気孔４６Ｄａと通気孔４６Ａｃ、通気孔４６Ｅａと通気孔４６Ｂｄがそれぞれ連通する。その結果、電池モジュール１０の内部には冷媒が１つの通気孔から少なくとも２つの電池２０に対して流入可能な経路が形成されている。図４には、通気経路３、通気経路４、および通気経路５を例として示す。
【００２９】
本変形例によっても、上述した実施の形態と同様の効果を奏する。加えて、デッドスペースを減らして、単位体積あたりに使用する電池２０の数をさらに増やすことができる。
【００３０】
本発明は、上述の各実施の形態に限定されるものではなく、当業者の知識に基づいて各種の設計変更等の変形を加えることも可能であり、そのような変形が加えられた実施の形態も本発明の範囲に含まれうるものである。
【００３１】
なお、上述の各実施の形態に係る発明は、以下に記載する項目によって特定されてもよい。
（項目１）
略柱状の複数の電池と、前記複数の電池をそれぞれ収容し、互いに並設された複数の筐体と、を含み、隣接する２つの筺体において、一方の筺体に設けられた通気孔と、他方の筺体に設けられた通気孔とが連通するように配置されることにより、前記一方の筺体に設けられた別の通気孔から、前記他方の筺体に設けられた別の通気孔までが、隣接する筺体間で連通する通気孔を経由する通気経路として形成されている電池モジュール。
（項目２）
前記複数の筐体は、断面が略正多角形である略同一の柱状であって、前記通気孔が各側面に略同一の位置にて設けられている項目１に記載の電池モジュール。
（項目３）
隣接する筺体同士が当接することにより、隣接する筺体間で連通する通気孔が、筺体間の通気経路として形成された項目２に記載の電池モジュール。
（項目４）
前記電池は、前記筺体の内部の前記通気孔が設けられている側面において、少なくとも一部に内接していることを特徴とする項目１〜３のいずれか１つに記載の電池モジュール。
【符号の説明】
【００３２】
１０  電池モジュール、２０  電池、４０，４４  筺体、４２，４６  通気孔
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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