(57)【要約】【課題】局所的な温度変化に対応することが可能な電池モジュールを提供する。【解決手段】セルを収納したモジュール本体２と、モジュール本体２の近傍に配設され、モジュール本体２の温度を調節する媒体が通過する温度調節媒体通路４と、モジュール本体２の少なくとも一面に当接して配置され、媒体によってモジュール本体２を温度調節するヒートシンク５とを備え、ヒートシンク５は、モジュール本体２に当接された基部５ａと、基部５ａと当接した閉塞状態と基部５ａと離間した開放状態とで開閉自在な可動部５ｂと、基部５ａと可動部５ｂとを接続し温度に応じて変位自在なヒンジ部５ｃとを有する電池モジュール１。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
セルを収納したモジュール本体と、
前記モジュール本体の近傍に配設され、前記モジュール本体の温度を調節する媒体が通過する温度調節媒体通路と、
前記モジュール本体の少なくとも一面に当接して配置され、前記媒体によって前記モジュール本体を温度調節するヒートシンクとを備えた電池モジュールにおいて、
前記ヒートシンクは、前記モジュール本体に当接された基部と、前記基部と当接した閉塞状態と前記基部と離間した開放状態とで開閉自在な可動部と、前記基部と前記可動部とを接続し温度に応じて変位自在なヒンジ部とを有することを特徴とする電池モジュール。
【請求項２】
請求項１記載の電池モジュールにおいて、
前記ヒンジ部はバイメタルであることを特徴とする電池モジュール。
【請求項３】
請求項１記載の電池モジュールにおいて、
前記温度調節媒体通路は前記電池モジュールの一辺に沿って設けられ、前記ヒートシンクに当接していることを特徴とする電池モジュール。
【請求項４】
請求項１記載の電池モジュールにおいて、
前記モジュール本体は前記セルを複数収納し、前記可動部は前記複数のセルにそれぞれ対応して複数設けられていることを特徴とする電池モジュール。
【請求項５】
請求項４記載の電池モジュールにおいて、
複数の前記可動部の前記基部に対する変位中心軸は２以上の方向に向けて設けられていることを特徴とする電池モジュール。
【請求項６】
請求項１ないし４の何れか一つに記載の電池モジュールにおいて、
前記可動部の前記基部に対する変位中心軸は前記温度調節媒体通路に対して平行となる向きに設けられていることを特徴とする電池モジュール。
【請求項７】
請求項６記載の電池モジュールにおいて、
前記変位中心軸が設けられる前記可動部の一辺は前記温度調節媒体通路に最も近い辺であることを特徴とする電池モジュール。
【請求項８】
請求項１ないし７の何れか一つに記載の電池モジュールにおいて、
前記可動部は前記一辺側からこれと対向する他辺側に向けてその厚みが徐々に薄く前記他辺側の先端が鋭角状となるように形成されている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する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電気自動車等の移動体を駆動するモータの駆動源として、電池モジュールが知られている。この電池モジュールは使用時に温度変化が生じ、使用適温状態から外れると充放電効率が低下したり部品の寿命が短くなったりするという問題点があった。そのため、充放電効率の安定化及び部品の長寿命化を図る目的から温度管理が行われている。
上述した温度管理を行うことが可能な電池モジュールとして、高温時に放熱を行う放熱フィンを有する電池モジュールが提案されている（例えば「特許文献１」、「特許文献２」参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１２−２４３４４６号公報
【特許文献２】特開２０１４−１２７４０３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述した技術では、フィンを設けたことにより電池モジュール全体の冷却効率を向上することができる。しかし、電池モジュールの一部のみが温度変化した場合には対応することができず、この局所的な温度変化によって充放電効率が低下したり部品の寿命が短くなったりするという問題点がある。
本発明は上述の問題点を解決し、局所的な温度変化に対応することが可能な電池モジュールの提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
請求項１記載の発明は、セルを収納したモジュール本体と、前記モジュール本体の近傍に配設され、前記モジュール本体の温度を調節する媒体が通過する温度調節媒体通路と、前記モジュール本体の少なくとも一面に当接して配置され、前記媒体によって前記モジュール本体を温度調節するヒートシンクとを備えた電池モジュールにおいて、前記ヒートシンクは、前記モジュール本体に当接された基部と、前記基部と当接した閉塞状態と前記基部と離間した開放状態とで開閉自在な可動部と、前記基部と前記可動部とを接続し温度に応じて変位自在なヒンジ部とを有することを特徴とする。
【０００６】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の電池モジュールにおいて、さらに前記ヒンジ部はバイメタルであることを特徴とする。
【０００７】
請求項３記載の発明は、請求項１記載の電池モジュールにおいて、さらに前記温度調節媒体通路は前記電池モジュールの一辺に沿って設けられ、前記ヒートシンクに当接していることを特徴とする。
【０００８】
請求項４記載の発明は、請求項１記載の電池モジュールにおいて、さらに前記モジュール本体は前記セルを複数収納し、前記可動部は前記複数のセルにそれぞれ対応して複数設けられていることを特徴とする。
【０００９】
請求項５記載の発明は、請求項４記載の電池モジュールにおいて、さらに複数の前記可動部の前記基部に対する変位中心軸は２以上の方向に向けて設けられていることを特徴とする。
【００１０】
請求項６記載の発明は、請求項１ないし４の何れか一つに記載の電池モジュールにおいて、さらに前記可動部の前記基部に対する変位中心軸は前記温度調節媒体通路に対して平行となる向きに設けられていることを特徴とする。
【００１１】
請求項７記載の発明は、請求項６記載の電池モジュールにおいて、さらに前記変位中心軸が設けられる前記可動部の一辺は前記温度調節媒体通路に最も近い辺であることを特徴とする。
【００１２】
請求項８記載の発明は、請求項１ないし７の何れか一つに記載の電池モジュールにおいて、さらに前記可動部は前記一辺側からこれと対向する他辺側に向けてその厚みが徐々に薄く前記他辺側の先端が鋭角状となるように形成されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、ヒートシンクの温度が高温になるに連れて基部に対する可動部の開放角度が増加されることにより、ヒートシンクの表面積が大きくなると共に基部と可動部との距離が大きくなり、ヒートシンクの放熱率が増加して電池モジュールの温度が効率よく低減されると共に、基部と可動部との間の熱の対流が抑制されてさらに温度低下を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の一実施形態を適用可能な電池モジュールのヒートシンク閉塞時における概略図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に用いられるヒートシンクを説明する概略図である。
【図３】本発明の一実施形態に用いられるバイメタルを説明する概略図である。
【図４】本発明の一実施形態を適用可能な電池モジュールのヒートシンク開放時における概略図である。
【図５】本発明の第２の実施形態に用いられるヒートシンクを説明する概略図である。
【図６】本発明の各実施形態の変形例に用いられるヒートシンクを説明する概略図である。
【図７】本発明の各実施形態の他の変形例に用いられるヒートシンクを説明する概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
図１は、本発明の一実施形態を適用した電池モジュールを示している。同図において電池モジュール１は、モジュール本体２の内部に複数個のセルを収納しており、図の例では４個のセルを収納している。モジュール本体２の上面には、各セルの電極プラグ３が各４個ずつ、計１６個配設されている。
【００１６】
電池モジュール１は使用に際して発熱し、この発熱により電池モジュール１が高温化すると電池性能が悪化してしまうという問題点がある。このような問題点の発生を防止すべく、モジュール本体２にはモジュール本体２を温度調節、本実施形態では冷却するための温度調節媒体通路としての冷媒通路４が設けられている。通常、温度調節媒体通路は直方体形状である電池モジュール１の一側面の一方の側辺側に設けられており、上辺あるいは下辺の何れかに設けられている場合もある。
冷媒通路４の内部には電池モジュール１を冷却するための冷媒が循環されており、冷媒としては水、油、空気、ガス等の流体が用いられる。冷媒は、図示しないポンプ等の循環手段によって電池モジュール１の使用時に冷媒通路４の内部に循環される。
【００１７】
冷媒通路４には、冷媒の温度によってモジュール本体２を冷却させるための放熱板であるヒートシンクが当接配置されており、このヒートシンクは通常、モジュール本体２の少なくとも一面に当接して配置されている。従来のヒートシンクは、アルミニウム、鉄、銅等からなる１枚の板状部材で構成されており、熱伝導率が良好かつ安価な素材が用いられる。
しかし１枚の板状部材からなる従来のヒートシンクでは、冷媒通路４に近い側のみが冷却されてしまい冷却効率が悪いと共に、電池モジュール１の一部のみが温度変化した場合には対応することができず、「発明が解決しようとする課題」の欄に記載した問題点を解決することはできなかった。
【００１８】
そこで本発明では、１枚の板状部材からなるヒートシンクに代えて、図１に示すヒートシンク５を用いている。ヒートシンク５は、図２に示すように、アルミニウム、鉄、銅等からなる板状部材である基部５ａと、基部５ａと同材質及び同形状の可動部５ｂと、基部５ａと可動部５ｂとを接続するヒンジ部としてのバイメタル５ｃとによって構成されている。
ヒートシンク５は、基部５ａ及び可動部５ｂが１個のセルと同じ幅となるようにそれぞれ形成されており、本実施形態では４個用いられている。各基部５ａは、バイメタル５ｃによる可動部５ｂとの接続部が冷媒通路４側に位置する態様で、モジュール本体２の一側面にねじ止めによってそれぞれ固定されている。各可動部５ｂは、それぞれ冷媒通路４に最も近い側の一辺をバイメタル５ｃによって対応する各基部５ａに対して変位自在に支持されている。
【００１９】
本実施形態で用いられるバイメタル５ｃは一般的なものであり、図３に示すように、鉄とニッケルの合金にマンガンクロム鋼等を添加して２種類の熱膨張率が互いに異なる第１金属板５ｄと第２金属板５ｅとを作り、これ等を冷間圧延によって貼り合わせることで形成されている。
ここでバイメタル５ｃは、第１金属板５ｄに比して第２金属板５ｅの熱膨張率が大きくなるように構成されている。従ってバイメタル５ｃは、常温時においては図３（ａ）に示すように基部５ａに対して可動部５ｂが閉じる位置を占め、温度が高温側に推移すると第２金属板５ｅの延びが第１金属板５ｄの延びよりも大きいことから、図３（ｂ）に示すように基部５ａに対して可動部５ｂが開く位置を占める。この結果、電池モジュール１は高温時において、図４に示すように各可動部５ｂが各基部５ａに対して開放される。従って各可動部５ｂは、それぞれの開閉動作の中心軸である変位中心軸５ｆが冷媒通路４と平行となるように構成されている。
【００２０】
上述したように本発明によれば、ヒートシンク５が、モジュール本体２に固定された基部５ａと、可動部５ｂと、基部５ａと可動部５ｂとを接続するバイメタル５ｃとを有するので、ヒートシンク５の温度が高温になるに連れて基部５ａに対する可動部５ｂの開放角度が増加される。これによりヒートシンク５の表面積が大きくなると共に基部５ａと可動部５ｂとの距離が大きくなり、ヒートシンク５の放熱率が増加して電池モジュール１の温度が効率よく低減されると共に、基部５ａと可動部５ｂとの間の熱の対流が抑制されてさらに温度低下を図ることができる。
【００２１】
また、各可動部５ｂの各変位中心軸５ｆがそれぞれ冷媒通路４に対して平行となる向きに設けられていることから、冷媒通路４に冷媒が供給されると冷媒通路４に近い側の可動部５ｂから順に開放状態から閉塞状態へと移行していく。このとき、冷媒通路４から遠い側、すなわち温度低下が緩やかな側の可動部５ｂでは開放状態から閉塞状態への移行速度が緩やかであるため、冷媒通路４に近い側の可動部５ｂに対して放熱性が高く、各セルに対応した温度の均一化を図ることができる。また、変位中心軸５ｆが設けられる各可動部５ｂの一辺がそれぞれ冷媒通路４に最も近い辺であることから、温度の均一化をより一層図ることができる。
さらに、モジュール本体２における特定箇所の温度が高い場合でも、その箇所に対応した可動部５ｂが他の箇所に比して大きな角度で開放されるため、電池モジュール１における温度の均一化を図ることができる。
【００２２】
図５は、本発明の第２の実施形態に用いられるヒートシンク６を構成する基部６ａ及び可動部６ｂ及びヒンジ部としてのバイメタル６ｃを示している。基部６ａ及びバイメタル６ｃは、上述した基部５ａ及びバイメタル５ｃと同様のものが使用される。
可動部６ｂは、基部６ａと同様の材質で構成され、正面視の外形形状も同一であるが、バイメタル６ｃによって支持される一辺側からこれと対向する他辺側に向けてその厚みが徐々に薄くなるように形成され、他辺側の先端が鋭角状となるように形成されている。
このようなヒートシンク６を用いることにより、ヒートシンク５に比して放熱性を向上することができると共に先端部における熱の対流を抑制することができ、温度管理性能を向上することができる。
【００２３】
上述した各実施形態では、モジュール本体２に収納されたセルの数だけ基部５ａ，６ａ及び可動部５ｂ，６ｂを用いる構成としたが、基部５ａ，６ａを一体化する構成、図６に示すように可動部５ｂ，６ｂを同方向に開閉するように分割する構成、図７に示すように可動部５ｂ，６ｂを互いに異なる方向に開閉するように分割する構成としてもよい。
基部５ａ，６ａを一体化することによりコストダウンを図ることができ、図６に示す構成及び図７に示す構成とすることにより電池モジュール１の温度分布に応じた細かな温度管理を行うことが可能となる。
さらに、冷媒通路４から遠ざかるに連れて、可動部５ｂ，６ｂの表面積を大きくする構成としてもよい。これにより、冷媒通路４から遠く冷媒による温度低下の影響を受けにくい箇所において放熱性を向上することができ、温度均一性を更に高めることができる。
【００２４】
また、上述した各実施形態及び変形例では、温度調節媒体通路として冷媒通路４を設け、この内部に冷媒を循環させる構成を示したが、例えば寒冷状況では電池モジュールの性能が発揮できないため、温度調節媒体通路として加熱媒体通路を設け、この内部に加熱媒体、例えば温水、蒸気等を循環させる構成にも本発明は適用可能である。
【００２５】
以上、本発明の好ましい実施の形態について説明したが、本発明は上述した特定の実施形態に限定されるものではなく、上述の説明で特に限定していない限り、特許請求の範囲に記載された本発明の趣旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
本発明の実施の形態に記載された効果は本発明から生じる最も好適な効果を列挙したに過ぎず、本発明による効果は本発明の実施の形態に記載されたものに限定されるものではない。
【符号の説明】
【００２６】
１・・・電池モジュール、２・・・モジュール本体、４・・・温度調節媒体通路（冷媒通路）、５，６・・・ヒートシンク、５ａ，６ａ・・・基部、５ｂ，６ｂ・・・可動部、５ｃ，６ｃ・・・ヒンジ部（バイメタル）、５ｆ・・・変位中心軸
【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】
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【図７】
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