(57)【要約】【課題】電池モジュールの冷却効率を向上することである。【解決手段】角型電槽１２、複数の電池セル１３及び端子１１を有する電池モジュール１０であって、各電池セル１３の内部に配設された集電板１５は、角型電槽１２の側面１２ａの内側に近接配置され、電池モジュールは、集電板１５を冷却する空気流路２０を有し、空気流路２０は、角型電槽１２の内部に設けられ、角型電槽１２の外部の空気を集電板１５の近傍を通って角型電槽１２の側面１２ａに導く第１の空気流路２１と、角型電槽１２の外部に設けられ、第１の空気流路２１に導かれた空気を角型電槽１２の側面１２ａの外側に沿って流通させる第２の空気流路２２とを含む。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
角型電槽と、前記角型電槽の内部に収納された複数の電池セルと、各電池セルを直列接続した出力をモジュール外に取り出すために前記角型電槽の端部から突出した端子とを有する電池モジュールであって、
前記各電池セルは、内部の積層電極体と接続された集電板を有し、前記集電板は、前記角型電槽の側面の内側に近接配置され、
前記電池モジュールは、前記集電板を冷却する空気流路を有し、前記空気流路は、前記角型電槽の内部に設けられ、前記角型電槽の外部の空気を前記集電板の近傍を通って前記角型電槽の前記側面に導く第１の空気流路と、前記角型電槽の外部に設けられ、前記第１の空気流路に導かれた空気を前記角型電槽の前記側面の外側に沿って流通させる第２の空気流路とを含むことを特徴とする電池モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電池モジュールに関し、特に、電池モジュールの冷却構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
電気自動車やハイブリッド車両等、回転電機を駆動源とする車両には、複数の電池モジュール及びこれら電池モジュールの電圧監視用の制御装置が収容された電池パックが搭載されている。電池モジュールは、充放電時に発熱して温度が上昇する。電池モジュールは、高温になると充放電の効率が低下するので、送風により電池モジュールを冷却している（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
特許文献１に記載の構成では、電池モジュールの側面に突起を設けて、複数の電池モジュールを直列に配置する際に、この突起を介して電池モジュールを隣接している。そして、この突起によって電池モジュール間に隙間を形成し、この隙間にブロアファンを用いて車室内からの空気を供給している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−１４９８３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、電池モジュールにおいて、発熱量が多い部位は電流が流れる端子や電極である。特許文献１に記載の構成では、電池モジュール間の隙間に空気を供給することで電池モジュールを冷却しているが、端子や電極の冷却については考慮されていない。このため、さらなる電池モジュールの冷却効率の向上が望まれている。
【０００６】
そこで、本発明では、電池モジュールの冷却効率を向上することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の電池モジュールは、角型電槽と、前記角型電槽の内部に収納された複数の電池セルと、各電池セルを直列接続した出力をモジュール外に取り出すために前記角型電槽の端部から突出した端子とを有する電池モジュールであって、前記各電池セルは、内部の積層電極体と接続された集電板を有し、前記集電板は、前記角型電槽の側面の内側に近接配置され、前記電池モジュールは、前記集電板を冷却する空気流路を有し、前記空気流路は、前記角型電槽の内部に設けられ、前記角型電槽の外部の空気を前記集電板の近傍を通って前記角型電槽の前記側面に導く第１の空気流路と、前記角型電槽の外部に設けられ、前記第１の空気流路に導かれた空気を前記角型電槽の前記側面の外側に沿って流通させる第２の空気流路とを含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、電池モジュールの冷却効率を向上することができる。特に、端子よりも表面積が大きい集電板を冷却するので、電池モジュールの冷却効率を向上でき、また、集電板に接続している端子も冷却することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】電池パックの分解斜視図である。
【図２】図１における電池モジュールのＸ−Ｘの部分拡大図である。
【図３】電池モジュールの変形例を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本実施形態において、電池の最小単位を電池セル、複数の電池セルを直列接続したものを電池モジュール、複数の電池モジュールを直列接続したものを電池ユニット、電池ユニットにカバーや他の構成部品を含んだものを電池パックとして説明する。
【００１１】
図１、２に示すように、電池パック１は、電池カバー２及び電池ケース３からなる外装部材の内部に電池ユニット４が収容された構造である。すなわち、電池パック１は、電池ユニット４の上方を覆う電池カバー２と、電池ユニット４の下方を覆う電池ケース３と、複数の電池モジュール１０が一体化された電池ユニット４と、電池ユニット４に冷却用の空気を供給するブロアファン５と、電池モジュール１０の電圧等を監視する図示しない制御装置とを備えている。
【００１２】
電池カバー２は、断面略コ字形状である電池ユニット４の上部を覆う上部カバー２ａと、上部カバー２ａの端部から、下方に延在して、電池ユニット４の両側面を覆う一対の側面カバー２ｂ，２ｂとを備えている。上部カバー２ａは、電池ユニット４の上面との間に空間、すなわち、排気チャンバー７（図２参照）を形成している。電池ケース３は、断面略コ字形状であり、電池ユニット４の下面との間に空間、すなわち、吸気チャンバー８（図２参照）を形成している。電池ケース３の一端には、ブロアファン５が接続されている。ブロアファン５は、図示しない空気ダクトを介して車室内に接続されており、車室内の空気を電池ユニット４に供給する。
【００１３】
電池ユニット４は、複数の電池モジュール１０を直列配置して、その両端からエンドプレート６ａ，６ｂで挟持して、これらエンドプレート６ａ，６ｂを図示しない連結軸により固定することによって構成されている。また、電池ユニット４は、電池ケース３に固定されている。
【００１４】
電池ユニット４の上面または下面には、電池ユニット４の温度を測定するための図示しない温度センサが配置されている。この温度センサの出力に応じて、電池ユニット４の温度を所定の範囲に保持するため、電池ユニット４へブロアファン５を用いて車室内から冷却用の空気が供給される。
【００１５】
電池モジュール１０は、角型平板状であり、幅広の側面同士を他の電池モジュール１０と対向させて直列にそれぞれ配置されている。電池モジュール１０の、直列配置方向と直交する両側面には、一対の端子１１，１１（一方のみ図示）が設けられている。各電池モジュール１０の端子１１は、図示しないバスバーによって電気的に直列接続されている。
【００１６】
次に電池モジュール１０の構成について図２を参照して詳しく説明する。電池モジュール１０として、ニッケル水素電池の二次電池を用いている。電池モジュール１０は、電池モジュール１０の外装を構成する中空直方体状の樹脂製の角型電槽１２と、この角型電槽１２の内部に設けられた複数の電池セル１３と、角型電槽１２の長手方向の側面１２ａに設けられた端子１１とを備えている。
【００１７】
また、角型電槽１２の直列配置方向に沿う側面には、電池モジュール１０を直列配置したときに、各電池モジュール１０間に隙間を形成するシールスポンジ１８が設けられている。
【００１８】
角型電槽１２の内部は、その長手方向に複数の隔壁１２ｂによって区画されており、各区画に電池セル１３が設けられている。電池セル１３の内部には、電解液が含浸された積層電極体１４がそれぞれ収容されており、また、電池セル１３内の相互に対向した各隔壁の表面に沿って、正極および負極の集電板１５，１６がそれぞれ設けられている。電池セル１３の内部に収容された積層電極体１４は、シート状の複数の正電極部材及び負電極部材が、薄いシートを屈曲させた絶縁性のセパレータによって、相互に絶縁された状態で交互に積層されており、全ての正電極部材が一方の集電板１５にそれぞれ接続されるとともに、全ての負電極部材が、他方の集電板１６にそれぞれ接続されている。積層電極体１４のセパレータおよび各電極部材には、それぞれ電解液が含浸されている。複数の電池セル１３は、同様の構成であり、互いに隣接する集電板１５，１６が接続されて、電気的に直列接続されている。
【００１９】
また、角型電槽１２の長手方向の端部の電池セル１３の集電板１５は、端子１１に接続されている。この端子１１に接続している集電板１５は、角型電槽１２の側面１２ａの内側に近接配置されている。すなわち、集電板１５は、角型電槽１２の内側面に沿って配置されている。
【００２０】
電池モジュール１０は、集電板１５を冷却するための空気流路２０を備えている。空気流路２０は、角型電槽１２の内部に設けられた第１の空気流路２１と、角型電槽１２の外部に設けられた第２の空気流路２２とを有している。
【００２１】
第１の空気流路２１は、角型電槽１２の下角部に設けられており、角型電槽１２の下面１２ｃと側面１２ａとを連通する流路である。すなわち、第１の空気流路２１は、角型電槽１２の下面１２ｃから集電板１５の近傍を通って角型電槽１２の側面１２ａに通じている。第１の空気流路２１は、角型電槽１２の下面１２ｃに開口して吸気チャンバー８に連通する吸気口２１ａと、角型電槽１２の側面１２ａに開口して第２の空気流路２２に連通する排出口２１ｂとを備えている。また、排出口２１ｂは、集電板１５の下部に位置している。
【００２２】
角型電槽１２の側面１２ａは、ユニットカバー１７によって覆われており、この覆われた空間によって集電板１５を冷却する冷却空間、すなわち、角型電槽１２の側面１２ａを介して集電板１５を冷却する第２の空気流路２２が形成されている。ユニットカバー１７は、角型電槽１２の側面１２ａと側面カバー２ｂとの間に配置されており、ユニットカバー１７の上面には複数の開口１７ａが設けられている。また、図２において、符号１８はシールスポンジである。
【００２３】
なお、ユニットカバー１７は電池ユニット４の側面を覆う一つのカバーとして説明したが、各電池モジュール１０の側面をそれぞれ覆うカバーとして、電池モジュール１０の側面を覆う個別のカバーとしてもよい。
【００２４】
次に、電池モジュール１０の冷却について説明する。図示しない温度センサにより、電池ユニット４の温度が冷却を必要とする所定温度を超えたことが検出されると、ブロアファン５が駆動されて、車室内の空気が吸気チャンバー８を介して、電池ユニット４に供給される。吸気チャンバー８に供給された空気は、電池モジュール１０間においてシールスポンジ１８によって形成される隙間を通り、電池モジュールの幅広側面を冷却して、排気チャンバー７を介して、電池パック１の外部に排出される。
【００２５】
一方、吸気チャンバー８に供給された空気は、図２中矢印で示すように、第１の空気流路２１を流通し、角型電槽１２の内部において集電板１５の近傍を流通することによって、集電板１５の熱を奪って集電板１５を冷却して、第２の空気流路２２に排出される。第２の空気流路２２に排出された空気は、角型電槽１２の側面１２ａを伝わって上方に流通する。この流通する空気は、角型電槽１２の側面１２ａの内側にある集電板１５を、角型電槽１２の側面１２ａを介して冷却する。集電板１５は、端子１１と比べて面積が大きいので、角型電槽１２の側面１２ａを介した冷却であっても熱交換を十分に行うことができ十分な冷却を行うことができる。さらに、空気は、端子１１を冷却して、ユニットカバー１７の上方の開口１７ａを介して排気チャンバー７に排出される。
【００２６】
このように、吸気チャンバー８から供給される空気を、角型電槽１２の内部の集電板１５の近傍を流通させた後、角型電槽１２の側面１２ａに排出して、この側面１２ａに沿って流通させて排気チャンバー７に排出するので、角型電槽１２の内部において、集電板１５が冷却されるとともに、角型電槽１２の側面１２ａにおいて、この側面１２ａを介して集電板１５が冷却される。また、端子１１にも空気が供給されるので、端子１１も冷却される。この結果、端子１１や、端子１１よりも表面積の大きい集電板１５を活用して、電池モジュール１０の冷却効率を向上することができる。
【００２７】
さらに、電池モジュール１０の側面に空気を流通しているので、電池モジュール１０（電池ユニット４）の側面の冷却を行うこともできる。例えば、電池パック１が、車両のシート下等に搭載された場合、車室内の温度が高温になると、電池パック１は、その車室内の温度影響により、電池モジュール１０（電池ユニット４）の側面の温度が部分的に上昇することがある。すなわち、電池モジュール１０（電池ユニット４）の内部温度に比べて、側面温度が部分的に上昇する温度バラツキが発生することがある。
【００２８】
しかし、本実施形態によれば、電池モジュール１０（電池ユニット４）の側面の冷却を行うことができるので、このような電池モジュール１０（電池ユニット４）の側面の部分的な温度上昇を抑制することができる。電池モジュール１０（電池ユニット４）における温度バラツキを抑制することができる。
【００２９】
次に、本実施形態の変形例について説明する。図３に示すように、この変形例では、ユニットカバー１７を省略して、側面カバー２ｂ，２ｂによって、第２の空気流路２２を形成している。また、端子１１の下部に、平板状の端子カバー１９を設けている。
その他の構成については、上述した実施形態と同様である。
【００３０】
このような構成によれば、ユニットカバー１７を省略することで部品点数を削減でき、コストを低減することが可能になる。また、第２の空気流路２２を流通する空気は、端子カバー１９によって、端子１１への接触が抑制されることになる。このため端子１１の空気流通による冷却性は低下するが、空気中の埃等の異物が端子１１に付着することを抑制することができる。例えば、空気中の埃等の異物が端子１１に付着して端子１１に異物が堆積すると漏電する、いわゆる、トラッキングが発生する可能性があるが、端子カバー１９によって端子１１への異物付着が抑制されるので、トラッキングの発生を抑制することができる。
【００３１】
この変形例においては、端子１１に直接空気を流通させることによる冷却性は低下するが、集電板１５を冷却することで、集電板１５に接続されている端子１１を冷却することができる。このため、上述した実施形態と同様に、電池モジュール１０の冷却性を向上することができるとともに、端子１１への異物付着を抑制することもできる。
【符号の説明】
【００３２】
１  電池パック、２  電池カバー、２ａ  上部カバー、２ｂ  側面カバー、３  電池ケース、４  電池ユニット、５  ブロアファン、６ａ，６ｂ  エンドプレート、７  排気チャンバー、８  吸気チャンバー、１０  電池モジュール、１１  端子、１２  角型電槽、１２ａ  側面、１２ｂ  隔壁、１２ｃ  下面、１３  電池セル、１４  積層電極体、１５，１６  集電板、１７  ユニットカバー、１７ａ  開口、１８  シールスポンジ、１９  端子カバー、２０  空気流路、２１  第１の空気流路、２１ａ  吸気口、２１ｂ  排出口、２２  第２の空気流路。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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