(57)【要約】【課題】冷却効率が向上し，二次電池モジュールを構成する各単位電池を均一に冷却する二次電池モジュールを提供する。【解決手段】本発明は，連続して配置される複数の単位電池で構成される二次電池モジュールにおいて，冷却効率を最大化することができるように，複数の単位電池１１と，単位電池１１の間に設けられて単位電池１１で発生する熱を伝達する隔板３０と，隔板３０の側端部に接するように設けられる冷却板２０と，冷却板２０の外側面側に設けられて，冷却板２０に伝達される熱を放熱させるための放熱部とを含んで構成される二次電池モジュール１０を提供する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
連続して配置される複数の単位電池と；
連続して配置される複数の前記単位電池の間に設けられて，前記単位電池で発生する熱を伝達する隔板と；
前記隔板の側端部に接するように設けられる冷却板と；
前記冷却板の前記隔板の前記側端部に対向する側に対して反対側に設けられて，前記冷却板に伝達される熱を放熱させるための放熱部と；
を含むことを特徴とする，二次電池モジュール。
【請求項２】
前記冷却板の前記隔板の前記側端部に接触する面に対して反対側の面には，複数の放熱リーブが備えら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】
前記隔板は，互いに隣接する各々前記単位電池の側面に接触して，前記隔板の周縁部は，前記単位電池の外側に突出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】
前記放熱部は，前記冷却板に空気を噴出するための少なくとも一つ以上のクーリングファンを含むことを特徴とする，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】
前記放熱部は，前記冷却板上に設けられる少なくとも一つ以上の熱電素子を含むことを特徴とする，請求項１〜４のいずれかに記載の二次電池モジュール。
【請求項６】
前記冷却板は，前記単位電池の両側端部に対向するように設けら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】
前記冷却板は，前記単位電池の両側端部に接するように設けら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】
前記隔板は，銅またはアルミニウムから構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】
前記冷却板は，銅またはアルミニウムから構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】
前記単位電池は，角形で形成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】
前記隔板は，前記冷却板と一体に形成されることを特徴とする，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】
前記隔板は，前記冷却板に溶接で付着されることを特徴とする，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１３】
前記放熱部は，
前記放熱リーブの前記冷却板に接触する面に対して反対側の面に設置される放熱部ハウジングと；
前記放熱部ハウジングの内部に設けられて，前記放熱リーブへ空気を噴出するファンと；
前記放熱部ハウジングの前記内部に設けられて，前記ファンに接続されるモータと；
を含んで構成されることを特徴とする，請求項１〜１２のいずれか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は，モータ駆動用であることを特徴とする，請求項１〜１３のいずれかに記載の二次電池モジュール。
【請求項１５】
連続して配置される複数の単位電池と；
複数の前記単位電池を内蔵するハウジングと；
連続して配置される複数の前記単位電池の間に設けられて，前記単位電池で発生する熱を伝達する隔板と；
前記隔板の側端部に接するように設けられる冷却板と；
を含み，
前記ハウジングは，熱伝達媒体が流入される流入口を前記冷却板に対向する面に備え，前記流入口には，クーリングファンが設けられることを特徴とする，二次電池モジュール。
【請求項１６】
前記冷却板には，複数の冷却リーブが設けられることを特徴とする，請求項１５に記載の二次電池モジュール。
【請求項１７】
前記冷却リーブは，前記流入口に対向する前記冷却板の面に設けられることを特徴とする，請求項１６に記載の二次電池モジュール。
【請求項１８】
前記冷却板は，前記単位電池の両側端部に接するように設けられることを特徴とする，請求項１５〜１７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，二次電池に係り，より詳しくは，複数の単位電池を連結して構成される二次電池モジュールの冷却構造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，充電および放電が可能な電池である。一つのセルから構成される低容量二次電池は，携帯電話機や，ノートパソコンおよびキャムコーダーのような携帯が可能な小型電子機器に使用される。複数個のセルがパック形態に連結される大容量二次電池は，ハイブリッド自動車などのモータ駆動用電源として幅広く使用されている。
【０００３】
二次電池は，様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，角形がある。そして，このような二次電池は，多量の電力を必要とする電気自動車などのモータ駆動に使用できるように，直列に連結して大容量の二次電池を構成する。このように，一つの大容量二次電池（以下，二次電池モジュールと言う）は，通常，直列に連結する複数の二次電池（以下，単位電池と言う）で構成される。
【０００４】
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配置される電極群と，電極群が内蔵される空間部を備えるケースと，ケースに結合して，ケースを密閉するギャップ組立体，ギャップ組立体に突き出されて，電極組立体に備えられた正極と負極の集電体と電気的に連結する正極端子および負極端子を含む。
【０００５】
そして，各々の単位電池は，通常複数個が間隔をおいて配列されて，端子が直列または並列に連結され，二次電池モジュールを構成する。ここで，二次電池モジュールは，複数の単位電池から構成されるので，各単位電池で発生する熱を容易に放出しなければならない。さらにＨＥＶ（ハイブリッド電気自動車）に適用される二次電池の場合，熱放出は，特に重要であると言える。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし，従来の二次電池モジュールにおいて，熱放出が効率良く行われない場合，各単位電池間に温度偏差が発生して，充電効率と放電効率が低下する。そして，単位電池で発生する熱によって，単位電池内部の温度が上昇し，単位電池が爆発する危険がある。特に，車両用として使用されるＨＥＶ用二次電池モジュールの場合，大きい電流で充電および放電されるので，使用状態に応じて，二次電池の内部反応によって熱が発生し，二次電池の性能を低下させる。
【０００７】
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，冷却効率を向上し，二次電池モジュールを構成する各単位電池を均一に冷却することができる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】
【０００８】
上記課題を解決するために，本発明の第１の観点によれば，連続して配置される複数の単位電池と，連続して配置される複数の単位電池の間に設けられて，単位電池で発生する熱を伝達する隔板と，隔板の側端部に接するように設けられる冷却板と，冷却板の隔板の側端部に対向する側に対して反対側に設けられて，冷却板に伝達される熱を放熱させるための放熱部とを含んで構成される二次電池モジュールが提供される。
【０００９】
本発明によれば，二次電池モジュールにおいて，単位電池で発生する熱を隔板と冷却板，および放熱部によって効率良く放出することができる。また，単位電池の側面に接触する各々隔板の側端部と冷却板が接触することで，各々単位電池間で発生する熱を均一に冷却することができる。
【００１０】
冷却板の隔板の側端部に接触する面に対して反対側の面には，複数の放熱リーブを備えることができる。
【００１１】
隔板は，互いに隣接する各々単位電池の側面に接触して，隔板の周縁部は，単位電池の外側に突出されてもよい。
【００１２】
放熱部は，冷却板に空気を噴出するための少なくとも一つ以上のクーリングファンを含むことができ，クーリングファンは，放熱リーブの冷却板に接触する面に対して反対側の面に配置されてもよい。
【００１３】
放熱部は，冷却板の隔板の側端部に接触する面に対して反対側の面上に設けられる少なくとも一つ以上の熱電素子を含むことができる。
【００１４】
冷却板は，単位電池の両側端部に対向するように設けられてもよい。
【００１５】
冷却板は，単位電池の両側端部に接するように設けられてもよい。
【００１６】
隔板は，銅またはアルミニウムなどの熱伝導率の高い材質から構成されてもよい。
【００１７】
冷却板は，銅またはアルミニウムなどの熱伝導率の高い材質から構成されてもよい。
【００１８】
単位電池は，角形で形成されてもよい。
【００１９】
隔板は，冷却板と一体に形成されてもよい。
【００２０】
隔板は，冷却板に溶接で付着されてもよい。
【００２１】
放熱部は，放熱リーブの冷却板に接触する面に対して反対側の面に設置される放熱部ハウジングと，放熱部ハウジングの内部に設けられて，放熱リーブへ空気を噴出するファンと，放熱部ハウジングの内部に設けられて，ファンに接続されるモータとを含むことができる。
【００２２】
上記課題を解決するために，本発明の第２の観点によれば，連続して配置される複数の単位電池と，複数の単位電池を内蔵するハウジングと，連続して配置される複数の単位電池の間に設けられて，単位電池で発生する熱を伝達する隔板と，隔板の側端部に接するように設けられる冷却板とを含み，ハウジングは，熱伝達媒体が流入される流入口を冷却板に対向する面に備え，流入口には，クーリングファンを設ける二次電池モジュールが提供される。
【００２３】
冷却板には，複数の冷却リーブが設けられてもよい。
【００２４】
冷却リーブは，流入口に対向する冷却板の面に設けられてもよい。
【００２５】
冷却板は，単位電池の両側端部に接するように設けられてもよい。
【００２６】
ここで，上記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用し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。
【発明の効果】
【００２７】
以上説明したように本発明によれば，二次電池モジュールの冷却方法を改善できるので，より効率的に単位電池を冷却させることができる。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。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
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。
【００２９】
以下の説明では，二次電池モジュールの冷却方式で，空気を利用する場合を例として，説明する。もちろん，本発明の実施形態が空気による冷却方式に限定されるわけではなく，冷却媒体として，冷却水やその他の流体を使用しても良い。
【００３０】
（第１実施形態）
図１は，本発明の第１実施形態に係る二次電池モジュールの構成を示す概略的な斜視図である。図１を参照すると，二次電池モジュール１０は，正極と負極とがセパレータを間において配置される電極群を備える。二次電池モジュール１０は，電力を生産するために，少なくとも一つ以上連続して配置される単位電池１１と，連続して配置される各々の単位電池１１の側面と接するように設けられて，単位電池１１から発生する熱を伝達する隔板３０と，隔板３０の側端部と接するように設けられる冷却板２０と，冷却板２０の外側面に間隔をおいて設けられる放熱リーブ４０と，放熱リーブ４０に冷却用空気を噴出するためのクーリングファン５０とを含む。
【００３１】
単位電池１１は，略角形，例えば，略直方躯体で形成され，各々単位電池１１の側面が対向するように，所定の間隔をおいて連続して配置されるが，本発明の実施形態では，図１の配置に限定されない。隔板３０の側端部とは，隔板３０の単位電池１１の側面に接する面に対して，左端および右端に位置する側面である。ここで，冷却板２０の外側面は，隔板３０の側端部に接する面に対して，反対側の面である。
【００３２】
そして，冷却板２０は，所定の厚さを有する板状の部材であって，複数の単位電池１１から構成される電池集合体１２の両側面に接して延長する隔板３０の先端（隔板３０の側端部）に接するように設けられる。図２は，本発明の第１実施形態に係る二次電池モジュールの一部構成を示す横断面図である。一方，図２に示されるように，本発明の実施形態に係る隔板３０は，銅またはアルミニウムなどの熱伝導率に優れる材質から構成される薄い板材で形成される。冷却板２０も，銅またはアルミニウムなどの熱伝導率に優れる材質から構成される。
【００３３】
隔板３０は，連続して配置される複数の単位電池１１のうち，互いに隣接する単位電池１１の間に設けられて，その両側面が互いに隣接する各単位電池１１の側面に密着される。
また，隔板３０の両側面は，互いに隣接する各々単位電池１１の側面に接して外側に伸びる，つまり，互いに隣接する各々単位電池１１の側面に接触しながら，隔板３０の周縁部が各々単位電池１１の外側に突出する。従って，冷却板２０は，単位電池１１の側端部または両側端部に対向するように設けられる。但し，本発明の実施形態がこれに限定されるわけではなく，隔板３０は，単位電池１１と同一の長さ，つまり，単位電池１１の側面と同じ面積となる側面を有するように形成されてもよい。この場合，冷却板２０は，単位電池１１の側端部または両側端部に接するように設けられる。ここで，単位電池１１の側端部とは，各々の単位電池１１が対向する側面に対して，左端および右端に位置する側面である。
【００３４】
そして，隔板３０の両側端部には，冷却板２０が接するように設けられる。ここで，隔板３０は，両側端部が冷却板２０の側面に溶接などで固定される構造で形成される。このような溶接構造の他に，隔板３０と冷却板２０が一体に形成される構造で形成されてもよい。
【００３５】
これに隔板３０は，単位電池１１の側面に密着されて，単位電池１１で発生する熱を伝達するとともに，冷却板２０に固定されて単位電池１１の間隔維持と，単位電池１１を支持する役割を行うことができる。
【００３６】
したがって，単位電池１１で発生した熱は，互いに隣接する単位電池１１の間に設けられる隔板３０を通じて，冷却板２０に伝達され，クーリングファン５０によって，冷却板２０に噴出される空気によって放熱される。
【００３７】
一方，隔板３０は，ヒートパイプなどから形成されてもよい。ヒートパイプは，熱を効率的に伝達できるように，通常内部を真空状態に排気し，壁面に多孔質物質を付着した後，水やメタノール，アセトン，ナトリウム，水銀などを充填した構造から形成される。したがって，液体の温度変化に対応する蒸発・凝縮の潜熱によって，熱を移動させることができる。
【００３８】
ヒートパイプについては，すでに多くの技術が開示されているので，以下では，説明を省略する。一方，実質的に，冷却板２０を放熱させるための放熱リーブ４０とクーリングファン５０の設置構造について，以下説明する。
【００３９】
図２に示されるように，冷却板２０の外側面には，所定の間隔をおいて，複数の放熱リーブ４０が冷却板２０に対して，垂直に設けられる。放熱リーブ４０の長さは，特に限定されない。そして，放熱リーブ４０の間に冷却用空気を噴出することができるように，放熱リーブ４０の側端部には，クーリングファン５０が設けられる。ここで，放熱リーブ４０の側端部とは，冷却板２０の外側面に接する面に対して反対側の面となる。
【００４０】
クーリングファン５０は，空気を噴出する通常の部材であってよい。このようなクーリングファン５０は，駆動力を発生させるモータ５１と，このモータ５１の回転軸に設けられるファン５２，および放熱リーブ４０の側端部に設置されて，モータ５１とファン５２を内装するように設置される放熱部ハウジング５３とを含む。本発明の実施形態では，クーリングファン５０を二個備える構造が例示されているが，クーリングファン５０の設置個数は，特に限定されない。つまり，冷却板２０の外側面側に設けられて，冷却板２０に伝達される熱を放熱させるための放熱部は，少なくとも一つ以上のクーリングファン５０を含むことができる。
【００４１】
次に，本発明の実施形態に係る二次電池モジュール１０の作用について説明する。本発明の実施形態に係る二次電池モジュール１０は，互いに隣接する単位電池１１の間に設けられる隔板３０の側端部または両側端部が冷却板２０と接するように設けられるため，隔板３０および冷却板２０を通じて，単位電池１１で発生する熱を放出することができる。冷却板２０は，複数の単位電池１１によって構成される電池集合体１２の側端部側または両側端部側に位置し，冷却板２０に向かって冷却空気が供給される。ここで，冷却板２０が隔板３０の両側端部に接触して配置される場合，これに伴って，放熱リーブ４０，クーリングファン５０も単位電池１１の両側端部側に配置される。この場合，冷却板２０が隔板３０の側端部に接触して配置されるよりも，より効率良く単位電池１１で発生する熱を冷却することができる。
【００４２】
また，互いに隣接する単位電池１１の間に設けられる隔板３０は，単位電池１１の側面に接して，単位電池１１の外側に延長し，冷却板２０の側面に固定される。このように，冷却板２０の間に単位電池１１が配置される状態で，単位電池１１で熱が発生すると，発生した熱は，隔板３０に伝達され，隔板３０を通じて冷却板２０に伝達される。その結果，冷却板２０に伝達される熱は，冷却板２０の外側面に設けられる放熱リーブ４０とクーリングファン５０の作動によって外部へ放出される。
【００４３】
つまり，クーリングファン５０が作動すると，ファン５２の回転によって，外部空気が放熱リーブ４０の間を通過して，冷却板２０に噴出される。その結果，冷却板２０に伝達される熱は，クーリングファン５０によって発生した速い空気の流れによって放熱され，単位電池１１の温度を下げることができる。ここで，冷却板２０に，複数の放熱リーブ４０を設けることによって，放熱面積を極大化することができる。また，冷却板２０に伝達される熱は，放熱リーブ４０を通って分散して拡散され，放熱リーブ４０を通過する冷却用空気によって速かに外部に放出される。
【００４４】
各々の単位電池１１は，隔板３０を媒介として，冷却板２０に均等に接している。したがって，各々の単位電池１１は，同一条件下で熱交換を行うことができるので，その結果各々の単位電池１１で発生する熱を均等に放熱させることができる。したがって，放熱条件が同一であるので，各々の単位電池１１は，均一に冷却される。
【００４５】
（第２実施形態）
一方，図３は，本発明の第２実施形態に係る二次電池モジュールを示す横断面図であって，冷却板２０の外側面に，少なくとも一つ以上の熱電素子６０が設けられる。熱電素子６０は，異種金属や半導体を利用して，吸熱（または，発熱）させることができる素子であり，その種類は，ある特別なものに限定されない。たとえば，熱電素子６０は，異極型半導体を組み合わせる時に生じる冷却効果を利用する素子を適用することができる。本発明の第２実施形態では，熱電素子６０は，放熱部に属する。本発明の第２実施形態は，第１実施形態と同じ構成要素を備えるため，同じ構成要素について，詳細な説明は，略する。
【００４６】
本実施形態の熱電素子６０は，単位電池１１で発生する熱を放熱できるように，冷却板２０に伝達される熱を吸熱し，冷却板２０に噴出される冷却用空気に熱を放出することができるように構成される。本実施形態に係る二次電池モジュール１０’の作用を見ると，送風機（図示せず）等を通過して，冷却用空気が冷却板２０の外側面側に強制供給されることによって，単位電池１１で発生する熱は，隔板３０を通じて冷却板２０に伝達され，冷却板２０に供給される冷却用空気によって冷却される。この時，熱電素子６０の温度調節用電極（図示せず）が冷却板２０と接し，熱電素子６０の放熱用電極（図示せず）が冷却板２０に供給される冷却用空気と接する。そして，熱電素子６０に電流が流れると，冷却板２０から熱電素子６０へ熱が移動し，熱電素子６０は，冷却用空気によって冷却される。したがって，単位電池１１で発生する熱を容易に放出できる。熱電素子６０の放熱用電極は，冷却板２０に伝達される熱を放出するため，冷却板２０の外側面側に配置される。
【００４７】
（第３実施形態）
以下，本発明の第３実施形態について説明するが，第１実施形態と同じ構成要素を備えるため，同じ構成要素について，詳細な説明は，略する。図４は，本発明の第３実施形態に係る二次電池モジュールを示す横断面図である。図４を参照して説明すると，本実施形態の二次電池モジュール１０’’は，連続して配置される複数の単位電池１１を内蔵するハウジング７０を含む。そして，本実施形態の二次電池モジュール１０’’は，複数の単位電池１１と，互いに隣接する単位電池１１の間に設けられる隔板３２と，隔板３２の側端部または両側端部に接触するように設けられる冷却板２１とを含む。冷却板２１の外側面には，複数の冷却リーブ４１が形成される。隔板３２の側面は，単位電池１１の側面に対応する大きさに形成されて，隔板３２は各々単位電池１１の間に設けられる。したがって，冷却板２１は，隔板３２と接するだけでなく，単位電池１１の側端部とも接する構造で設けられる。ここで，冷却板２１の外側面とは，隔板３２の側端部に接する冷却板２１の一側面に対して，反対側の面である。
【００４８】
ハウジング７０には，冷却用空気，つまり，熱伝達媒体が流入できるように，開口された流入口７２が形成される。流入口７２は，ハウジング７０の一側端部または両側端部において，冷却リーブ４１に向かって冷却空気を供給できるように，冷却板２１に対向する面に設けられる。流入口７２は，冷却用空気を冷却板２１に供給するためのクーリングファン５０を備える。図５は，本発明の第３実施形態に係る二次電池モジュールを示す縦断面図である。図５に示すように，ハウジング７０の一側端部または両側端部に流入口７２が形成され，ハウジング７０に流入される空気は，冷却板２１と冷却リーブ４１を冷却させた後，ハウジング７０に形成される排出口７４を通って外部に排出される。冷却板２１は，単位電池１１の両側端部に接触するように配置されてもよく，この場合，冷却リーブ４１，クーリングファン５０，流入口７２も単位電池１１の両側端部側に配置される。この時，冷却板２１が単位電池１１の側端部に接触して配置されるよりも，より効率良く単位電池１１で発生する熱を放出することができる。
【００４９】
従って，本実施形態によれば，単位電池１１で発生する熱が，隔板３２と単位電池１１の側面を通って冷却板２１に伝達される。そして，冷却板２１は，ハウジング７０に流入される空気によって冷却されて，単位電池１１で発生する熱を容易に外部に放出することができる。図６は，本発明の実施形態に係る二次電池モジュールが，モータ８０と接続される状態を示す概略的なブロック図である。そして，上記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用し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。
【００５０】
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。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本発明の第１実施形態に係る二次電池モジュールの構成を示す概略的な斜視図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係る二次電池モジュールの一部構成を示す横断面図である。
【図３】本発明の第２実施形態に係る二次電池モジュールの一部構成を示す横断面図である。
【図４】本発明の第３実施形態に係る二次電池モジュールを示す横断面図である。
【図５】本発明の第３実施形態に係る二次電池モジュールを示す縦断面図である。
【図６】本発明の実施形態に係るモータ駆動用二次電池モジュールを示す概略的なブロック図である。
【符号の説明】
【００５２】
１０，１０’      二次電池モジュール
１１      単位電池
１２      電池集合体
２０，２１      冷却板
３０，３２      隔板
４０      放熱リーブ
４１      冷却リーブ
５０      クーリングファン
５１，８０      モータ
５２      ファン
５３      放熱部ハウジング
６０  熱電素子
７０      ハウジング
７２      流入口
７４      排出口
【図１】
2006278327.tif 000003
【図２】
2006278327.tif 000004
【図３】
2006278327.tif 000005
【図４】
2006278327.tif 000006
【図５】
2006278327.tif 000007
【図６】
2006278327.tif 000008