JP4007763B2

JP4007763B2 - 組電池

Info

Publication number: JP4007763B2
Application number: JP2001025333A
Authority: JP
Inventors: 貴史小田
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 2001-02-01
Filing date: 2001-02-01
Publication date: 2007-11-14
Anticipated expiration: 2021-02-01
Also published as: JP2002231322A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電池を直列もしくは並列に多数個連結した組電池に関し、とくに、主として自動車を走行させる電源装置に使用される組電池に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電気自動車や、内燃機関と電池電源とのハイブリッド自動車等の電動車両は、その駆動用電源として、電池を多数個接続した組電池が用いられる。
【０００３】
従来の電動車両に用いられる組電池は、図１の断面図に示すように、ホルダーケース２に複数本の電池モジュール１を収納している。電池モジュール１は、大電流で充放電されるときに発熱する。温度上昇は、電池モジュール１の電気特性や寿命に悪影響を与える。したがって、組電池は、電池モジュール１の温度が上昇するときに、強制的に冷却する機構を必要とする。図の組電池は、ホルダーケース１の一端に冷却ファン３を連結している。冷却ファン３から送風される空気をホルダーケース２の内部に流すために、内部に冷却ダクト７を設けている。冷却ファン３は、電池温度を検出する温度センサに制御され、電池温度が設定温度よりも高くなると運転される。
【０００４】
ホルダーケースに多数の電池モジュールを内蔵する組電池は、全ての電池モジュールを均一に冷却するのが難しい。とくに、自動車の走行に使用される組電池のように、大容量の電池モジュールを多数に内蔵する組電池は、全体を均一に冷却するのが極めて難しい。とくに、図に示すように、冷却空気が流れる方向に複数の電池モジュールを配設している組電池は、下流に配設している電池モジュールを効率よく冷却するのが難しい。このため、冷却ファンの近傍にある電池モジュールと冷却ファンから離れて下流にある電池モジュールとに温度差ができ、下流の電池モジュールの温度が高くなって高温障害を受けやすくなる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
この弊害を解消するために、種々の冷却構造が開発されている。たとえば、特開平１１−９４６３４号の組電池は、図２に示すように、ホルダーケース２の途中に空気流入口８を開口している。この組電池は、空気流入口８から冷たい空気を吸入して、下流の電池モジュール１を冷却するので、電池モジュール１をより均一に冷却できる。しかしながら、ホルダーケース２に多数の電池モジュール１を内蔵して、全ての電池モジュール１を均一に冷却するように設計するのは難しい。
【０００６】
図３に示すように、電池モジュール１を同一面内に１列に並べ、全ての電池モジュール１に隣接して冷却ファン３を設ける構造は、多数の電池モジュール１をより均一に冷却できる。しかしながら、この構造の組電池は、多くの冷却ファン３を設ける必要があって製造コストが高くなる欠点がある。とくに、製造コストを低減するために、冷却ファンの個数を少なくすると、隣接する冷却ファンの間隔が広くなり、冷却ファンの間に配設される電池モジュールの冷却効率が低下する。したがって、使用する電池モジュールの個数に比例する数の冷却ファンを使用する必要があって、製作コストを低減できない。
【０００７】
本発明は、さらにこのような欠点を解決することを目的に開発されたものである。本発明の重要な目的は、製造コストが高くなるのを最小にしながら、多数の電池モジュールをより効率よく冷却できる組電池を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の組電池は、複数本の電池モジュール１と、複数の電池モジュール１を平行に並べて収納しているホルダーケース２と、このホルダーケース２に通風して収納している電池モジュール１を冷却する冷却ファン３とを備える。組電池のホルダーケース２は、電池モジュール１を収納しているモジュール収納部２Ａと、冷却ファン３を収納するファン収納部２Ｂとを有しており、ファン収納部２Ｂの両側にモジュール収納部２Ａを積層してなる３層構造として、冷却ファン(3)が吸入する空気と排出する空気の両方で電池モジュール１を冷却している。
【０００９】
モジュール収納部２Ａとファン収納部２Ｂは、互いに分離できるように積層することができる。この構造の組電池は、モジュール収納部２Ａとファン収納部２Ｂとを、別々に製造できるので能率良く多量生産できると共に、メンテナンスを簡単かつ便利にできる特長がある。
【００１０】
ファン収納部２Ｂは、複数の冷却ファン３を内蔵することができる。複数の冷却ファン３を備える組電池は、複数の電池モジュール１を効率よく均一に冷却できる。隣接する冷却ファン３の間には、隔壁５を設けることができる。隣接する冷却ファン３を隔壁５で区画する構造は、各冷却ファン３で通風される空気の流れをスムーズにして電池モジュール１を効果的に冷却できる。モジュール収納部２Ａは、１層ないし複数層に複数の電池モジュール１を並べて収納することができる。１層に複数の電池モジュール１を並べて収納する組電池は、全ての電池モジュール１をより均一に冷却できる。複数層に複数の電池モジュール１を並べて収納する組電池は、多数の電池モジュール１を能率良く冷却できる。
【００１１】
冷却ファン３は、軸流ファン又はシロッコファンとすることができる。さらに、組電池は、ファン収納部２Ｂの周壁に外気を吸入するためのバイパスダクト４を開口することができる。この組電池は、バイパスダクト４から外気を吸入して効率よく冷却できる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。ただし、以下に示す実施例は、本発明の技術思想を具体化するための組電池を例示するものであって、本発明は組電池を以下のものに特定しない。
【００１３】
さらに、この明細書は、特許請求の範囲を理解しやすいように、実施例に示される部材に対応する番号を、「特許請求の範囲の欄」、および「課題を解決するための手段の欄」に示される部材に付記している。ただ、特許請求の範囲に示される部材を、実施例の部材に特定するものでは決してない。
【００１４】
図４と図５に示す組電池は、複数本の電池モジュール１と、複数の電池モジュール１を平行に並べて収納しているホルダーケース２と、このホルダーケース２に通風して、収納している電池モジュール１を冷却する冷却ファン３とを備える。
【００１５】
図の電池モジュール１は、複数の円筒型電池を直線状に連結して直列に接続している。電池モジュール１を構成する電池は、ニッケル−カドミウム電池やニッケル−水素電池またはリチウムイオン電池等の二次電池である。複数の電池を直列に接続している電池モジュール１は、１本の出力電圧を高くできる。ただ、電池モジュールは、１本の二次電池で構成することもできる。さらに、図の電池モジュール１は、円筒型電池であるが、角型電池も使用できる。角型電池の電池モジュールは角柱状となる。
【００１６】
図のホルダーケース２は、３つに分割して、３層の積層構造としている。３層のホルダーケース２は、両側に積層しているモジュール収納部２Ａと、２層のモジュール収納部２Ａの間に配設しているファン収納部２Ｂからなる。モジュール収納部２Ａとファン収納部２Ｂは、たとえば、３層を貫通するネジ等で互いに分離できるように連結される。互いに分離できるモジュール収納部２Ａとファン収納部２Ｂは、メンテナンスを簡単かつ便利にできる。たとえば、モジュール収納部２Ａに内蔵しているいずれかの電池モジュール１が故障するとき、あるいはファン収納部２Ｂに収納している冷却ファン３が故障したときに、分解して簡単に電池モジュール１や冷却ファン３を交換できる。
【００１７】
モジュール収納部２Ａとファン収納部２Ｂは、プラスチックで一体的に成形される。さらに、モジュール収納部２Ａとファン収納部２Ｂは、積層して連結される状態で、冷却空気を通過させるダクトを形成するように、互いに対向する両面を開口している筒型に成形される。図のファン収納部２Ｂは、隣接する冷却ファン３の間に隔壁５を設けている。
【００１８】
さらに、図５のファン収納部２Ｂは、新鮮な外気を吸入するためのバイパスダクト４を周壁に貫通して設けている。バイパスダクト４は、冷却ファン３の吸入側に開口されて、冷却ファン３でもって外気が吸入される。バイパスダクト４から吸入された外気は、吸入側のモジュール収納部２Ａを通過した空気に混合されて、排出側のモジュール収納部２Ａに送風される。この構造の組電池は、吸入側と排出側のモジュール収納部２Ａの電池モジュール１をより均一に冷却できる。図４に示すように、ファン収納部２Ｂにバイパスダクト４を設けない組電池は、排出側に配設しているモジュール収納部２Ａを通過する空気の温度が、吸入側のモジュール収納部２Ａを通過する温度よりも高くなる。このため、排出側のモジュール収納部２Ａに内蔵している電池モジュール１の冷却効率が、吸入側の電池モジュール１よりも低下することがある。バイパスダクト４から外気を吸入する図５の組電池は、バイパスダクト４から冷たい外気を吸入して、これを吸入側の電池モジュール１を通過した空気に混合して、排出側のモジュール収納部２Ａに送風するので、排出側のモジュール収納部２Ａに送風する空気温度を低くでき、また、排出側のモジュール収納部２Ａに通過させる空気流量も多くして、排出側のモジュール収納部２Ａも効率よく冷却できる。
【００１９】
ファン収納部２Ｂは、全面に均一に送風するために、複数の冷却ファン３を配設している。図６の組電池は、縦横２列に冷却ファン３を並べて、全体で４つの冷却ファン３を配設している。ファン収納部２Ｂに内蔵する冷却ファン３の数は、ファン収納部２Ｂの大きさと冷却ファン３の大きさを考慮して最適値とする。図の組電池は、軸流ファンを内蔵しているが、冷却ファンには、シロッコファンも使用できる。シロッコファンは、細長いローターを回転させるので、ひとつで広い面積に送風できる。ファン収納部には、複数列に平行にシロッコファンを並べて、広い面積に均一に送風できる。冷却ファン３は、温度センサ（図示せず）に制御されて、電池温度が高くなると運転されて、モジュール収納部２Ａに内蔵する電池モジュール１を空気で強制的に冷却する。温度センサは、電池モジュール１の温度を検出して、冷却ファン３の運転を制御する。
【００２０】
モジュール収納部２Ａは、複数本の電池モジュール１を平行に並べて収納している。図のモジュール収納部２Ａは、複数本の電池モジュール１を１層、すなわち同一平面に並べて収納している。この構造の組電池は、モジュール収納部２Ａに内蔵している全ての電池モジュール１をより均一に冷却できる。ただ、本発明の組電池は、図示しないが、モジュール収納部２Ａに複数層に電池モジュール１を並べて収納することもできる。電池モジュールを複数層に並べて収納するモジュール収納部は、各層の電池モジュールを互いに千鳥に、すなわち、一つの層に配設する電池モジュールを、隣の層に配設する電池モジュールの間に配設して、より効率よく冷却する構造とする。
【００２１】
モジュール収納部２Ａは、図４と図５に示すように、電池モジュール１を定位置に保持するリブ６を一体成形して設けている。リブ６は、送風される空気の流動をできるかぎり阻害しないように、空気の流動方向と平行な方向、図４と図５においては紙面と平行な方向に延長して設けられる。リブ６は、電池モジュール１を保持する凹部６Ａを設けており、この凹部６Ａに電池モジュール１を嵌着して、電池モジュール１をモジュール収納部２Ａの内部の定位置に保持している。電池モジュール１は、隣接する電池モジュール１との間に空気を通過できる隙間ができるように、リブ６でファン収納部２Ｂの内部に保持される。
【００２２】
全体を一体的に成形しているモジュール収納部は、リブに凹部として貫通孔を設け、ここに電池モジュールを挿通して、定位置に保持できる。電池モジュール１は、リブ６の中間で２分割できる形状に成形することもできる。この電池モジュール１は、リブ６の互いに当接する境界に凹部６Ａを設け、ここに電池モジュール１を挟む状態で連結して、電池モジュール１を定位置に保持できる。
【００２３】
【発明の効果】
本発明の組電池は、ホルダーケースが、電池モジュールを収納しているモジュール収納部と、冷却ファンを収納するファン収納部とを有しており、ファン収納部の両側にモジュール収納部を積層してなる３層構造として、冷却ファンが吸入する空気と排出する空気の両方で電池モジュールを冷却しているので、冷却ファンの数を少なくしながら、ファン収納部の両側に配設される全ての電池モジュールを効率よく冷却できる。このため、本発明の組電池は、製造コストが高くなるのを最小にしながら、多数の電池モジュールをより効率よく、しかも均一に冷却できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の組電池の断面図
【図２】本出願人が先に出願した組電池の一部断面斜視図
【図３】冷却ファンを備える組電池の他の一例を示す断面図
【図４】本発明の実施例の組電池の断面斜視図
【図５】本発明の他の実施例の組電池の断面図
【図６】本発明の実施例の組電池の水平断面図
【符号の説明】
１…電池モジュール
２…ホルダーケース２Ａ…モジュール収納部
２Ｂ…ファン収納部
３…冷却ファン
４…バイパスダクト
５…隔壁
６…リブ６Ａ…凹部
７…冷却ダクト
８…空気流入口

Claims

複数本の電池モジュール(1)と、複数の電池モジュール(1)を平行に並べて収納しているホルダーケース(2)と、このホルダーケース(2)に通風して収納している電池モジュール(1)を冷却する冷却ファン(3)とを備える組電池において、
ホルダーケース (2) は、電池モジュール (1) を収納しているモジュール収納部 (2A) と、冷却ファン (3) を収納するファン収納部 (2B) とを有しており、ファン収納部 (2B) の両側にモジュール収納部 (2A) を積層してなる３層構造として、冷却ファン(3)が吸入する空気と排出する空気の両方で電池モジュール(1)を冷却するようにしたことを特徴とする組電池。
モジュール収納部(2A)とファン収納部(2B)を互いに分離できるように積層している請求項１に記載される組電池。
ファン収納部(2B)が複数の冷却ファン(3)を内蔵している請求項１に記載される組電池。
隣接する冷却ファン(3)の間に隔壁(5)を設けている請求項３に記載される組電池。
モジュール収納部(2A)が、１層ないし複数層に複数の電池モジュール(1)を並べて収納している請求項１に記載される組電池。
冷却ファン(3)が軸流ファン又はシロッコファンである請求項１に記載される組電池。
ファン収納部 (2B) の周壁に外気を吸入するためのバイパスダクト(4)を開口している請求項１に記載される組電池。