(57)【要約】【課題】単位電池に対する冷却効率を極大化させることができる二次電池モジュールを提供する。【解決手段】二次電池モジュール１０は冷却媒体が流れる流路を有する胴体１２と，この胴体１２に設けられる複数の挿入部１３及び前記複数の挿入部１３に挿入される単位電池１１を含む。【選択図】図１
2006156404.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷却媒体が流れる流路を有する胴体と；
前記胴体に設けられる複数の挿入部と；
前記複数の挿入部に挿入される単位電池と；
を含むことを特徴とする，二次電池モジュール。
【請求項２】
前記複数の挿入部が前記胴体に放射状に配列されて，この胴体に固定設置されることを特徴とする，請求項１に記載の二次電池モジュール。
【請求項３】
前記複数の挿入部が前記胴体に溶接によって固定されることを特徴とする，請求項１または２に記載の二次電池モジュール。
【請求項４】
前記胴体が円形の断面を有するパイプ状に形成されることを特徴とする，請求項１〜３のいずれかに記載の二次電池モジュール。
【請求項５】
前記胴体が多角形の断面を有するパイプ状に形成されることを特徴とする，請求項１〜３のいずれかに記載の二次電池モジュール。
【請求項６】
前記単位電池が前記挿入部にねじ結合方式によって結合されることを特徴とする，請求項１〜５のいずれかに記載の二次電池モジュール。
【請求項７】
前記単位電池が前記挿入部に強制挿入方式によって結合されることを特徴とする，請求項１〜５のいずれかに記載の二次電池モジュール。
【請求項８】
前記挿入部が前記単位電池の形状に対応する形状に形成されることを特徴とする，請求項１〜７のいずれかに記載の二次電池モジュール。
【請求項９】
前記胴体及び前記挿入部がアルミニウムまたは銅で形成されることを特徴とする，請求項１〜８のいずれかに記載の二次電池モジュール。
【請求項１０】
前記挿入部と前記単位電池との間に絶縁部材が介されることを特徴とする，請求項１〜９のいずれかに記載の二次電池モジュール。
【請求項１１】
前記二次電池モジュールは，前記胴体及び前記挿入部を囲んで，前記挿入部に支持される外観ケースをさらに含むことを特徴とする，請求項１〜１０のいずれかに記載の二次電池モジュール。
【請求項１２】
前記外観ケースが六角形の断面構造を有することを特徴とする，請求項１１に記載の二次電池モジュール。
【請求項１３】
前記二次電池モジュールが一定の形態を有するコンテナ内に複数設けられることを特徴とする，請求項１１または１２に記載の二次電池モジュール。
【請求項１４】
前記二次電池モジュールがハニカム構造に配列されることを特徴とする，請求項１３に記載の二次電池モジュール。
【請求項１５】
前記コンテナが四角形または円形の断面構造を有して形成されることを特徴とする，請求項１３または１４に記載の二次電池モジュール。
【請求項１６】
前記単位電池は円筒形であることを特徴とする，請求項１〜１５のいずれかに記載の二次電池モジュール。
【請求項１７】
前記二次電池モジュールはモータ駆動用であることを特徴とする，請求項１〜１６のいずれかに記載の二次電池モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は二次電池に関し，より詳しくは複数の単位電池で構成された二次電池モジュールに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
二次電池は充電が不可能な一次電池とは異なって充電及び放電が可能な電池であり，低容量電池の場合，携帯電話やラップトップコンピュータ及びカムコーダのような携帯が可能な小型電子機器に使用され，大容量電池の場合，ハイブリッド電気自動車などのモータ駆動用電源として使用されている。
【０００３】
この二次電池は色々な形状に製造されているが，代表的な形状としては円筒形，角形があり，高出力を必要とする機器，例えば，ハイブリッド電気自動車のようなモータ駆動用として使用される場合には二次電池モジュールを構成する。
【０００４】
この二次電池モジュールは，通常直列に連結される複数の二次電池（以下，便宜上単位電池と言う）で構成され，各々の単位電池は正極と負極がセパレータを間において位置する電極群と，この電極群が内蔵される空間部を備えるケースと，このケースに結合してこれを密閉するギャップ組立体を含む。ここで，ギャップ組立体は正極及び負極に各々電気的に連結されながら，ケースに設けられる端子を含むことができる。
【０００５】
単位電池が角形に形成される場合，この単位電池はギャップ組立体上部に突き出された正極端子及び負極端子を隣接する他の単位電池の正極端子及び負極端子と交差するように交差配列された状態で，正極端子と負極端子に導電体の連結具がナットによって設置されることにより，互いに電気的に連結されて電池モジュールを構成する。この時，正極端子と負極端子の外周面の一部はねじ加工されている。
【０００６】
ここで，電池モジュールは数個から多くは数熱個の単位電池を連結させて一つの電池モジュールを構成することにより，各単位電池で発生する熱を容易に放出しなければならず，特に，単位電池が電動掃除機または電動スクーターや自動車用（電気自動車またはハイブリッド電気自動車）のモータ駆動用大容量二次電池として適用される場合に，熱放出は何よりも重要であると言える。
【０００７】
その理由は，電池モジュールにおいて，熱放出がよく行われなければ，電池モジュールの温度が各単位電池で発生する熱によって過度に上昇し，その結果この電池モジュールが適用された機器の誤作動発生が誘発されるためである。
【０００８】
一方，従来の二次電池モジュールにおいて，単位電池が円筒形に形成される場合，この円筒形の単位電池は通常四角ボックス形態に備えられるケース内に任意のパターン（例:２列配列構造）で配置される。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかし，この場合には単位電池の形状にケース形状が相応できないので，ケース内に利用できない空間が不可避に発生し，円筒形の単位電池は定められたケース内にその装着数を限定させる。
【００１０】
このような二次電池モジュールの構造的な限界は，当該二次電池モジュールの容量を極大化させるのに妨害要素として作用する。
【００１１】
そこで，本発明は，このような問題に鑑みてなされたもので，その目的とするところは，単位電池に対する冷却効率を極大化させることができる，新規かつ改良された二次電池モジュールを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題を解決するために，本発明のある観点によれば，冷却媒体が流れる流路を有する胴体と，この胴体に設けられる複数の挿入部及び複数の挿入部に挿入される単位電池とを含む，二次電池モジュールが提供される。
【００１３】
複数の挿入部は胴体に放射状に配列されて固定設置してもよい。
【００１４】
複数の挿入部は胴体に溶接によって固定してもよい。
【００１５】
胴体は円形または多角形の断面を有するパイプ状で形成してもよい。
【００１６】
単位電池は挿入部にねじ結合方式で結合してもよく，強制挿入方式によって結合してもよい。
【００１７】
挿入部は単位電池の形状に対応する形状を持って形成してもよい。
【００１８】
胴体及び挿入部はアルミニウムまたは銅で形成してもよい。
【００１９】
挿入部と単位電池との間には絶縁部材を介してもよい。
【００２０】
二次電池モジュールは胴体及び挿入部を囲みながら，挿入部に支持される外観ケースをさらに含んでいてもよい。
【００２１】
外観ケースは六角形の断面構造を有して形成してもよい。
【００２２】
二次電池モジュールは一定の形態を有するコンテナ内に複数個設置してもよい。この時，二次電池モジュールはハニカム構造に配列してもよい。
【００２３】
コンテナは四角形または円形の断面構造を有して形成してもよい。
【００２４】
単位電池は円筒形であってもよい。
【００２５】
二次電池モジュールは，モータ駆動用であってもよい。
【発明の効果】
【００２６】
以上説明したように本発明によれば，単位電池に対する冷却効率を極大化させることができる，二次電池モジュールを提供できるものである。
【００２７】
また，冷却媒体が単位電池の間に均等に流通されるので，二次電池モジュール全体において局部的な熱的不均衡を解消することができる。
【００２８】
また，限定された空間内に複数個の単位電池をコンパクトに配列することができるので，二次電池モジュール全体に対する特性を極大化させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
以下に添付図面を参照しながら，本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお，本明細書及び図面において，実質的に同一の機能構成を有する構成要素については，同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
【００３０】
（第１の実施形態）
図１は本発明の第１の実施形態に係る二次電池モジュールを概略的に示した斜視図である。
【００３１】
図１に示したように，二次電池モジュール１０は複数の単位電池１１と，この単位電池１１を冷却させるための冷却媒体が流れる流路１２ａを形成している胴体１２と，この胴体１２の外周面にこの胴体１２の長さ方向に沿って設けられる単位電池挿入部（以下，挿入部と言う）１３を含む。挿入部１３は胴体１２に面接触された状態で溶接などによって固定設置することができる。
【００３２】
本実施形態で胴体１２は図２に示したように円形の断面を有するパイプ形態に形成され，挿入部１３は胴体１２の外周面に一定の間隔をおいて配列される。つまり，挿入部１３は胴体１２上に放射状に配置することができる。
【００３３】
本実施形態で単位電池１１は円筒形からなり，挿入部１３はこの単位電池１１の形状に対応して単位電池１１の直径と長さに対応する内部空間を有する形状に備えられる。
【００３４】
ここで，単位電池１１のケース１１ａの外周面には，図１に示したように雄ねじ１４が形成されており，挿入部１３の内周面には，図３に示したように雌ねじ１５が形成されている。
【００３５】
これによって単位電池１１は挿入部１３にねじ結合方式によって結合できるが，これは一つの例に過ぎず，本発明における単位電池が挿入部にねじ結合方式で必ず結合されなければならないことではなく，強制挿入方式によって結合されていてもよい。
【００３６】
本実施形態で挿入部１３は，図３に示したように，その両端を開放させた円形のパイプ状からなり，単位電池１１がねじ結合によって挿入された状態で，図４に示したように一側先端に単位電池１１の正極端子を露出させ，他側先端には単位電池１１の負極端子を露出させる。
【００３７】
このように胴体１２上に複数個備えられた単位電池１１は直列または並列に連結することができる。
【００３８】
一方，本実施形態で胴体１２内部を流れる冷却媒体としては空気が適用されるが，必ず空気である必要はなく，他の冷却媒体，例えば，冷却水やその他の流体であってもよい。
【００３９】
また，本実施形態で胴体１２の大きさは特に限定されず，その外周上に設けられる単位電池１１の個数によって左右される。
【００４０】
また，本実施実施形態で胴体１２と挿入部１３は，単位電池１１で発生した熱の放出効率を高めるためにアルミニウムや銅のような熱伝導度の高い材質からなるが，この場合には単位電池１１間を絶縁させるために絶縁部材（図示せず）を挿入部１３内に単位電池１１と挿入部１３との間に介在したほうがよい。
【００４１】
図５は本発明の第１実施形態の変形例であって，胴体１２’がその断面を四角形に形成される場合を示している。
【００４２】
この変形例において，二次電池モジュール１０’を構成する胴体１２’をはじめとした単位電池１１’と挿入部１３’の基本構造は前述した実施形態と同一である。ただし，胴体１２’の構造が前述のように四角形の断面を有するパイプ形状であることが前述した実施形態と異なる事項である。
【００４３】
このような胴体１２’の構造により，挿入部１３’は胴体１２’の角部を除いた胴体１２’の各辺に設けられる。
【００４４】
このように第１実施形態の変形例を通じて，胴体は前述した円形，四角形の他に五角形または六角形或いはそれ以上の面を有する多角形断面構造を有するパイプ形状の構造物に備えることができる。
【００４５】
以下，第１実施形態の二次電池モジュール１０を例としてその作用説明をすれば，二次電池モジュール１０は胴体１２上に複数の単位電池１１を設置しておいて，胴体１２の流路１２ａを通じて冷却媒体である空気を流通させて，単位電池１１で発生した熱を冷却させる。
【００４６】
つまり，この二次電池モジュール１０は，冷却媒体が流れる流路１２ａを中心にして単位電池１１が胴体１２上に放射状に配置されることによって，各単位電池１１は冷却媒体と接する距離を均一にすることができる。
【００４７】
したがって，単位電池１１は同じ冷却条件下で熱交換を行うことができるので，その位置に応じて冷却程度の偏りを生じずに均等に冷却させることができる。
【００４８】
（第２の実施形態）
図６は本発明の第２の実施形態による二次電池モジュールを概略的に示した斜視図であり，図７は図６に示した二次電池モジュールの正面図であり，図８は図６に示した二次電池モジュールの側断面図である。
【００４９】
図６〜図８に示したように，この二次電池モジュール２０は基本的な構成を前述した本発明の第１の実施形態に係る二次電池モジュールの構成と同様にする。つまり，この二次電池モジュール２０もまた，流路２２ａを有する胴体２２上に放射状に単位電池２４が挿入結合される挿入部２６を配置している。
【００５０】
第２の実施形態で単位電池２４は挿入部２６内に強制挿入方式で挿入結合されるが，これは第１の実施形態で説明したように，二次電池に雄ねじを，挿入部に雌ねじを形成し，これらの結合を通じたねじ締結方式からなることもできる。
【００５１】
この二次電池モジュール２０で単位電池２４は並列的に電気的な結合を行うが，図７に一点鎖線で示した円形の部材は単位電池２４の各端子２４ａに接触して，これらを電気的に接続させる連結具２８を示している。
【００５２】
図7および図８における符号３０は，前述した第１の実施形態で説明した絶縁部材であって，これは単位電池２４と挿入部２６との間に配置されて実質的にこれらを絶縁させる。この絶縁部材３０は，フェノール樹脂，ポリウレタン，ポリエステル樹脂，ポリアミド，アクリル，ウレア／メラミン樹脂，シリコン樹脂のような通常の合成高分子化合物を含むことができ，絶縁ニスのようなニス系の絶縁物を含むこともできる。
【００５３】
追加的に，この二次電池モジュール２０は胴体２２と挿入部２６を囲みながら，挿入部２６に接触してこれを支持する外観ケース３２を含む。
【００５４】
本第２の実施形態では，この外観ケース３２は六角形状に形成される。
【００５５】
この外観ケース３２は二次電池モジュール２０におけるハウジングの役割を果たし，複数の挿入部２６を支持してその固定状態を強化させ，二次電池モジュール２０の全体剛性を補強する。
【００５６】
さらに，この外観ケース３２は冷却媒体である空気が胴体２２の流路２２ａを経て胴体２２の外側に拡散する時，この空気を誘導して挿入部２６の間の空間に流通させる役割を果たすこともできる。
【００５７】
以下，この二次電池モジュール２０の作用について説明する。この二次電池モジュール２０における各単位電池２４は中央に位置した胴体２２を中心にこの胴体２２の外周面に配置される。
【００５８】
この時，単位電池２４は胴体２２に設けられた挿入部２６に嵌合されて，この胴体２２を中心に放射状に設置されることにより，相互間に一定の間隔をおいて正位置できる。
【００５９】
さらに，各々の単位電池２４は外観ケース３２によって挿入部２６がその配列状態及び固定状態を強化させ，これに二次電池モジュール２０全体の剛性が補強されることによって，挿入部２６に対する固定状態を堅固にすることができる。
【００６０】
この状態で胴体２２の流路２２ａを通じて冷却用空気が流通されると，単位電池２４はこの冷却用空気によって自体発生した熱を均等に放熱させることができる。
【００６１】
これは各単位電池２４が距離差なく均等に胴体２２に接していて，この胴体２２を通る冷却用空気から同一条件下で熱交換を行うことができるためである。
【００６２】
つまり，各単位電池２４は胴体２２と接する面積が同一である。これと共に胴体２２は単位電池２４の中央に位置することによって，この胴体２２を通る冷却用空気がいずれか一方の単位電池２４側に偏らず，全単位電池２４に均一な冷却用空気を加えることができる。
【００６３】
したがって，各単位電池２４の放熱条件が同一に維持されて均一な冷却が行われる。
【００６４】
この過程で二次電池モジュール２０の外側から胴体２２の流路２２ａに提供される冷却用空気の一部は，外観ケース３２と胴体２２との間の空間へ流通することができるが，このような冷却用空気は胴体２２の流路２２ａに沿って流れる冷却用空気とは別途に，単位電池２４に対する冷却作用を行うことができるので，これから単位電池２４に対する冷却効率をさらに期待できる。
【００６５】
図９及び図１０は前述した第２の実施形態の二次電池モジュールが適用された変形例を示した図面である。
【００６６】
図９に示したように，二次電池モジュール４０は上述した第２の実施形態の二次電池モジュールをサブモジュール（以下，便宜上サブモジュールと言う）とし，これを一定形態のコンテナ４２内に複数個設置してパッケージングした構造を有する。
【００６７】
この変形例におけるサブモジュール４４はコンテナ４２内に少なくとも２列以上配列され，六角形からなる外観ケース４６を密着させてハニカム形状の構造体を形成する。
【００６８】
また，この変形例におけるコンテナ４２は，その断面構造が四角形状からなるハウジングで備えられて，複数のサブモジュール４４をパッケージングする。
【００６９】
このような二次電池モジュール４０は，各サブモジュール４４が互いに密着した状態で全体的にコンテナ４２の内壁に密着配置されることによって，コンテナ４２の内部空間内でこれらサブモジュール４４の間に空間または隙が形成されなくなる。
【００７０】
その結果，コンテナ４２の限定された内部空間内で単位電池の十分な冷却と最適の空間活用を図ることができる。
【００７１】
この変形例による二次電池モジュール４０の他の構成及び作用は，第２の実施形態と同一であるので，その詳しい説明を省略する。
【００７２】
図１０に示した他の変形例の二次電池モジュール５０は，図９の変形例を基本構造としながらコンテナ５２の断面が円形を有する。
【００７３】
つまり，この二次電池モジュール５０ではコンテナ５２内部中心にサブモジュール５６一つを位置させ，このサブモジュール５６の外観ケース５６ａの各壁面に複数のサブモジュール５６’を密着している。
【００７４】
また，複数のサブモジュール５６’はコンテナ５２内壁に密着して支持されるが，これによってコンテナ５２内の空間でサブモジュール５６，５６’の間には空間又は隙が形成されなくなる。
【００７５】
この他の変形例による二次電池モジュール５０の他の構成及び作用は上述した第２の実施形態と同一であるので，詳しい説明を省略する。
【００７６】
このように形成される二次電池モジュールはＨＥＶ（ハイブリッド電気自動車），ＥＶ（電気自動車），無線掃除機，電動自転車，電動スクーターなどのようにモータを使って作動する機器において，当該機器のモータを駆動するためのエネルギー源として使用することができる。
【００７７】
以上，添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが，本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば，特許請求の範囲に記載された範疇内において，各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり，それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【産業上の利用可能性】
【００７８】
本発明は，単位電池に対する冷却効率を極大化させることができる，二次電池モジュールに適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００７９】
【図１】本発明の第１実施例による二次電池モジュールを概略的に示した斜視図である。
【図２】本発明の第１実施例による二次電池モジュールを示した正断面図である。
【図３】本発明の第１実施例による二次電池モジュールの二次電池挿入部を示した切開斜視図である。
【図４】本発明の第１実施例による二次電池モジュールを示した側断面図である。
【図５】本発明の第１実施例の変形例による二次電池モジュールを示した正断面図である。
【図６】本発明の第２実施例による二次電池モジュールを概略的に示した斜視図である。
【図７】本発明の第２実施例による二次電池モジュールを示した正面図である。
【図８】本発明の第２実施例による二次電池モジュールを示した側断面図である。
【図９】本発明の第２実施例の第１変形例による二次電池モジュールを示した正面図である。
【図１０】本発明の第２実施例の第２変形例による二次電池モジュールを示した正面図である。
【符号の説明】
【００８０】
１０，１０’，２０，４０，５０    二次電池モジュール
１１，１１’，２４    単位電池
１１ａ    ケース
１２，２２    胴体
１２ａ，２２ａ    流路
１３，１３’，２６    単位電池挿入部（挿入部）
１４    雄ねじ
１５    雌ねじ
３２，５６ａ    外観ケース
４２，５２    コンテナ
４４，５６，５６’    サブモジュール
【図１】
2006156404.tif 000003
【図２】
2006156404.tif 000004
【図３】
2006156404.tif 000005
【図４】
2006156404.tif 000006
【図５】
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【図６】
2006156404.tif 000008
【図７】
2006156404.tif 000009
【図８】
2006156404.tif 000010
【図９】
2006156404.tif 000011
【図１０】
2006156404.tif 000012