JP2001283940A

JP2001283940A - 組電池

Info

Publication number: JP2001283940A
Application number: JP2000102339A
Authority: JP
Inventors: Hideki Masuda; 英樹増田
Original assignee: Japan Storage Battery Co Ltd
Current assignee: Japan Storage Battery Co Ltd
Priority date: 2000-04-04
Filing date: 2000-04-04
Publication date: 2001-10-12

Abstract

(57)【要約】【課題】冷却風Ａが流入する導入通路５を徐々に狭く
することにより、この側方に並んだ各単電池１の間に均
一に冷却風Ａが流れ込むようにすることができる組電池
を提供する。【解決手段】モジュールケース２に収納された単電池
１の各列の一方の側方に、導入口３から送り込まれた冷
却風Ａの通路が徐々に狭くなる導入通路５が形成される
と共に、他方の側方に排出口４から排出される冷却風Ａ
の通路が徐々に広くなる排出通路６が形成された。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、複数個の単電池を
モジュールケースに収納した組電池に関する。

【０００２】

【従来の技術】電気自動車には、複数個のリチウムイオ
ン二次電池の単電池をモジュールケースに収納した組電
池が用いられることがある。リチウムイオン二次電池の
単電池１を３０セル用いた従来の組電池の例を図４に示
す。ここで用いられる単電池１は、図５に示すように、
長円筒型のリチウムイオン二次電池であり、底付きの長
円筒形の電池ケース１ａの内部に長円筒形の巻回型の電
池エレメントを収納して、上端開口部を長円形の蓋板１
ｂで封口したものである。また、この単電池１には、蓋
板１ｂから上方に向けて正負の端子１ｃ，１ｄが突出し
ている。

【０００３】組電池は、図４に示すように、上記単電池
１をモジュールケース２に３０個収納している。モジュ
ールケース２は、方形の底板２ａと、この底板２ａ上の
周囲を囲むように立設された４枚の側板２ｂと、これら
の側板２ｂで囲まれた内部を細長い３箇所の領域に区切
る２枚の仕切り板２ｃと、これらの側板２ｂの上端開口
部を塞ぐ図示しない上板とからなる合成樹脂製の筐体で
ある。単電池１は、このモジュールケース２の側板２ｂ
で囲まれた内部を仕切り板２ｃで仕切った３箇所の各領
域にそれぞれ１０個ずつ一列に並べて配置される。各列
の単電池１は、長円筒形の側面の平坦な面が図４に示す
上下側の側板２ｂに平行になるように配置され、この平
坦な面に直交する方向に少しずつ間隔を開けて真っ直ぐ
に並べられる。また、これらの単電池１の列は、モジュ
ールケース２の側板２ｂや仕切り板２ｃで仕切られた長
方形状の各領域の中央部に配置され、特に図４に示す左
右の側板２ｂや仕切り板２ｃとの間にはそれぞれ十分な
隙間が開くようにしている。このようにして配置された
各単電池１は、図示しない上板の上方でそれぞれの端子
１ｃ，１ｄに１点鎖線で示す接続バー７を接続すること
により直列接続されて組電池を構成する。

【０００４】上記モジュールケース２には、図４に示す
下側の側板２ｂに３箇所の導入口３が開口されると共
に、図示上側の側板２ｂにも、３箇所の排出口４が開口
されている。各導入口３は、側板２ｂに開口された孔で
あり、それぞれ側板２ｂや仕切り板２ｃで区切られた３
箇所の領域における単電池１の列の図示左側の空間に通
じる位置に形成されている。また、各排出口４も、側板
２ｂに開口された孔であり、それぞれ仕切り板２ｃで区
切られた３箇所の領域における単電池１の列の図示右側
の空間に通じる位置に形成されている。そして、これら
の導入口３には、モジュールケース２を図示しないバッ
テリボックスに収納したときに、このバッテリボックス
に取り付けられたファンからの外気が冷却風として流入
するようになっている。従って、各導入口３から流入し
た冷却風Ａは、単電池１の各列における図示左側側方の
側板２ｂ又は仕切り板２ｃの側壁との間の空間によって
形成される導入通路５に導入され、ここで各単電池１の
間を分かれて通り抜けるので、全ての単電池１は、常に
新しい外気によって冷却される。そして、各単電池１の
間を分かれて通り抜けた冷却風Ａは、単電池１の各列に
おける図示右側側方の側板２ｂ又は仕切り板２ｃの側壁
との間の空間によって形成される排出通路６で再び合流
して、排出口４から排出される。また、各排出口４から
排出された冷却風Ａは、バッテリボックスを介して外部
に放出されるようになっている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記従来の
組電池では、導入通路５の幅が一定であるため、ここに
導入された冷却風Ａは、そのまま奥（図４に示す上方）
に向かい、導入口３付近の単電池１の間はあまり通らず
に、奥の単電池１ほど流量が多くなるので、各列の単電
池１が均一に冷却されず、導入口３付近の単電池１の温
度が高温傾向になるという問題があった。

【０００６】本発明は、かかる事情に対処するためにな
されたものであり、単電池の列の側方に形成される導入
通路を導入口に近いほど広くし、この単電池の列の反対
側に形成される排出通路を排出口に近いほど広くするこ
とにより、各単電池を均一に冷却することができる組電
池を提供することを目的としている。

【０００７】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、いず
れか一方又は双方に正負の端子が設けられた上面と底面
を有し、これらの間を側面で覆った複数個の単電池を、
底面を下にして相互に間隔を開け１列又は複数列に並べ
てモジュールケース内に収納した組電池において、これ
ら単電池の列の一方の側方に、単電池の列の側面に沿っ
て流体が流れるように形成された流体通路であって、単
電池の並び方向の一端側に行くほど流体の通路が狭くな
る導入通路が設けられると共に、この列の他方の側方
に、単電池の列の側面に沿って流体が流れるように形成
された排出通路が設けられ、かつ、導入通路の広い側の
端部に流体を導入する導入口が設けられると共に、排出
通路の一端側の端部に流体を排出する排出口が設けられ
たことを特徴とする。

【０００８】請求項１の発明によれば、外部から送られ
て来る冷却風等の流体が導入口から導入通路に導入さ
れ、各単電池の間を抜けて排出通路を通って排出口から
外部に排出される。しかも、導入通路に導入された流体
は、奥に向かうほど徐々に通路が狭くなり圧力損失が大
きくなるので、奥側だけでなく手前側の単電池の間にも
確実に分かれて流入することになる。従って、各単電池
は、奥に配置されたものだけでなく導入口付近のものの
間にも確実に流体が流れるので、これらの単電池を均一
に冷却することができるようになる。

【０００９】なお、排出通路の流体の通路は、ここでは
特に限定しないが、一定の広さでもよいし、排出口に近
い側ほど流体の通路を広くすることもできる。が設けら
れたことを特徴とする。

【００１０】請求項２の発明は、いずれか一方又は双方
に正負の端子が設けられた上面と底面を有し、これらの
間を側面で覆った複数個の単電池を、底面を下にして相
互に間隔を開け１列又は複数列に並べてモジュールケー
ス内に収納した組電池において、これら単電池の列の一
方の側方に、単電池の列の側面に沿って流体が流れるよ
うに形成された流体通路であって、単電池の並び方向の
一端側に行くほど流体の通路が狭くなる導入通路が設け
られると共に、この列の他方の側方に、単電池の列の側
面に沿って流体が流れるように形成された流体通路であ
って、単電池の並び方向の一端側に行くほど流体の通路
が広くなる排出通路が設けられ、かつ、導入通路の広い
側の端部に流体を導入する導入口が設けられると共に、
排出通路の広い側の端部に流体を排出する排出口が設け
られたことを特徴とする。

【００１１】請求項２の発明によれば、外部から送られ
て来る冷却風等の流体が導入口から導入通路に導入さ
れ、各単電池の間を抜けて排出通路を通って排出口から
外部に排出される。しかも、導入通路に導入された流体
は、奥に向かうほど徐々に通路が狭くなるために、奥側
だけでなく手前側の単電池の間にも確実に分かれて流入
することになる。また、排出通路が徐々に広くなるため
にスペースの無駄がなくなる。従って、各単電池は、奥
に配置されたものだけでなく導入口付近のものの間にも
確実に流体が流れるので、これらの単電池を均一に冷却
することができるようになる。

【００１２】請求項３の発明は、前記単電池の列の一方
の側方に、導入口側ほど単電池から遠ざかる側壁が形成
されると共に、この列の他方の側方に、排出口側ほど単
電池から遠ざかる側壁が形成されたことを特徴とする。

【００１３】請求項３の発明によれば、単電池の各列の
一方の側方には、斜めの側壁との間に、導入口側ほど広
い導入通路が設けられ、各列の他方の側方には、斜めの
側壁との間に、排出口側ほど広い排出通路が形成される
ことになる。この際、各列の単電池が真っ直ぐに並べら
れていれば、側壁は斜めに形成され、各列の単電池が斜
めに並べられていれば、側壁が真っ直ぐに形成されるこ
とになる。

【００１４】請求項４の発明は、前記単電池が、長円形
の平坦な上面と底面との間を長円筒形の側面で覆った長
円筒型のものであり、単電池の列がこの長円筒形の側面
の平坦な面に直交する方向に揃えて並べられたことを特
徴とする。

【００１５】請求項４の発明によれば、長円筒型の単電
池の側面は、半円筒形の湾曲面の間が互いに平行な平坦
な面によって繋がるので、各列の単電池をこの平坦な面
に直交する方向に揃えて並べれば、これらの単電池を真
っ直ぐに並べることができる。また、このような長円筒
型の単電池を用いれば、導入通路を流れる流体が各単電
池の半円筒形の湾曲面に沿って単電池の間に流入し易く
なるので、この流体の流れを円滑にすることができる。

【００１６】請求項５の発明は、前記各単電池の底面を
含む底部がモジュールケースの底板の凹部に嵌まり込む
と共に、これら各単電池の上面を含む上部がモジュール
ケースの上板の凹部に嵌まり込んで支持されていること
を特徴とする。

【００１７】請求項５の発明によれば、各単電池の底部
と上部を底板と上板とによって確実に支持することがで
きるようになる。また、流体は、この単電池の底部と上
部の間を流れることになるので、特に発熱量が大きい側
面の中央部を確実に冷却することができる。また、単電
池への配線等は、上板の上方や底板の下方でこの単電池
の上面や底面に設けられた端子に接続することができる
ので、流体の流れの邪魔になるようなこともなくなる。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態について
図面を参照して説明する。

【００１９】図１〜図３は本発明の一実施形態を示すも
のであって、図１は組電池の横断面平面図、図２は組電
池のモジュールケースを示す斜視図、図３はモジュール
ケースに収納された単電池を示す縦断面正面図である。
なお、図４〜図５に示した従来例と同様の機能を有する
構成部材には同じ番号を付記する。

【００２０】本実施形態の組電池は、図５に示した従来
例と同じ長円筒型のリチウムイオン二次電池を単電池１
として用いる場合について説明する。この組電池は、図
１に示すようなモジュールケース２に３０個の単電池１
を収納している。モジュールケース２は、平行四辺形の
底板２ａと、この底板２ａ上の周囲を囲むように立設さ
れた４枚の側板２ｂと、この側板２ｂで囲まれた内部を
細長い平行四辺形状の３箇所の領域に区切る２枚の仕切
り板２ｃとを備えた合成樹脂製の筐体である。

【００２１】単電池１は、このモジュールケース２の側
板２ｂや仕切り板２ｃで仕切られた３箇所の各領域にそ
れぞれ１０個ずつ一列に並べて配置される。各列の単電
池１は、図１に示す上側と下側の側板２ｂに長円筒形の
側面の平坦な面が平行になるような向きで配置され、こ
の平坦な面に直交する方向に少しずつ間隔を開けて真っ
直ぐに並べられる。従って、これらの単電池１の列は、
側板２ｂや仕切り板２ｃで仕切られた平行四辺形状の領
域内で、図１に示す左側には、図示下側ほど側板２ｂや
仕切り板２ｃの側壁との間の空間が広くなる導入通路５
が形成されると共に、図示右側には、図示上側ほど側板
２ｂや仕切り板２ｃの側壁との間の空間が広くなる排出
通路６が形成される。そして、モジュールケース２の図
１に示す下側の側板２ｂには、３箇所の導入口３が開口
され、それぞれ側板２ｂや仕切り板２ｃで仕切られた３
箇所の各領域の導入通路５に通じるようになっている。
また、図１に示す上側の側板２ｂにも、３箇所の排出口
４が開口され、それぞれ側板２ｂや仕切り板２ｃで仕切
られた３箇所の各領域の排出通路６に通じるようになっ
ている。

【００２２】上記モジュールケース２の側板２ｂの上端
開口部は、図２に示すように、底板２ａとほぼ同じ平行
四辺形の上板２ｄで塞がれていて、この上板２ｄ上に
は、蓋板状のカバー２ｇが取り付けられている。そし
て、各単電池１は、図３に示すように、底面を含む底部
が底板２ａに形成された凹部２ｅに嵌め込まれると共
に、上面を含む上部が上板２ｄに形成された凹部２ｆに
嵌め込まれて、それぞれ上記所定の位置に位置決めされ
固定されるようになっている。また、上板２ｄの凹部２
ｆには２箇所の貫通孔が形成され、各単電池１の端子１
ｃ，１ｄがこれらの貫通孔から上板２ｄの上方に突出
し、これら上板２ｄの上方に突出した端子１ｃ，１ｄに
接続バー７を接続することにより、図４に示したような
各単電池１間の接続を行っている。図２に示したカバー
２ｇは、この単電池１の接続バー７による接続部分を覆
い隠すためのものである。

【００２３】上記構成の組電池は、モジュールケース２
を図示しないバッテリボックスに収納してネジ止めする
ことにより電気自動車等に搭載される。また、バッテリ
ボックスには、モジュールケース２の各導入口３と向か
い合う位置にファンが設けられ、外気をこの導入口３に
冷却風として送り込むようになっている。

【００２４】このようにして各導入口３から導入された
外気の冷却風Ａは、図１に示すように、側板２ｂや仕切
り板２ｃで仕切られた３箇所の各領域の導入通路５に流
れ込み、一列に並んだ各単電池１の間を分かれて通り抜
けて、排出通路６で再び合流し、排出口４から出てバッ
テリボックスの外部に排出される。この際、導入通路５
に流れ込んだ冷却風Ａは、斜めになった図１に示す左側
の側板２ｂや仕切り板２ｃの側壁が奥（図１に示す上
方）に向かうほど単電池１の並びに接近するので、徐々
に狭くなる通路を通ることになり、手前側から順に各単
電池１の間を確実に分かれて流れることになる。また、
各単電池１の間を通り抜けた冷却風Ａは、排出通路６で
合流するが、この場合にも斜めになった図１に示す右側
の側板２ｂや仕切り板２ｃの側壁が奥に向かうほど単電
池１の並びから遠ざかるので、順次増加する流量に応じ
て徐々に広くなる通路を通ることになり、スペースに無
駄を生じることなく排出口４から排出される。

【００２５】従って、各列の単電池１は、奥のものだけ
でなく手前側のものも確実に導入口３から導入された新
鮮な冷却風Ａに十分に触れることになるので、それぞれ
が均一に冷却されるようになる。また、本実施形態のよ
うにモジュールケース２内に複数列の単電池１を収納す
る場合や、この単電池１を１列しか収納しなくても、複
数個のモジュールケース２を並べて配置する場合には、
隣合う単電池１の列の間で、一端側ほど広くなる導入通
路５と他端側ほど広くなる排出通路６とが仕切り板２ｃ
等を介して隣接するため、これらがスペースを共用し全
体としての設置スペースを小さくすることもできるよう
になる。即ち、図４に示した従来例では、単電池１の各
列の両側には、均一な幅の導入通路５と排出通路６が形
成されるので、本実施形態と同じ流量の冷却風Ａを流す
ようにするためには、これら各列の間に本実施形態の場
合の２倍近くの隙間が必要となり、その分だけ設置スペ
ースに無駄が生じるようになる。

【００２６】さらに、ここで例えば冷却風Ａを単電池１
の底面側や上面側から送り込んだ場合、この冷却風Ａ
は、単電池１の側面を上下に通り抜けることになる。し
かし、単電池１は、内部に収納された電池エレメントか
らの発熱量が最も多いので、底面や上面を冷却してもあ
まり冷却効率はよくならない。しかも、上面には単電池
１の間を接続する接続バー７が配置されるので、この単
電池１の側面を上下に通り抜けようとする冷却風Ａの通
路を遮ることになり、かえって冷却効率を低下させる原
因となることもある。また、このように冷却風Ａを底面
側や上面側から送り込む場合には、単電池１の底面を底
板２ａ等で確実に支持することが困難になり、場合によ
っては、これらの単電池１を寝かした状態で側面を支持
しなければならないので、単電池１を安定した状態で使
用することができないこともある。

【００２７】これに対して本実施形態の組電池は、各単
電池１の底部と上部を底板２ａの凹部２ｅと上板２ｄの
凹部２ｆに嵌め込んで固定し、側面にのみ冷却風Ａを流
すので、最も発熱量の多い単電池１の中央部だけを効果
的に冷却することができ、接続バー７等によって冷却風
Ａの流れが遮られるようなこともなくなる。また、各単
電池１は、底面を下にして立てた状態となり、底板２ａ
の凹部２ｅによって確実に支持されるので、この単電池
１を最も安定した自然な状態で使用することができる。

【００２８】なお、上記実施形態では、各列の単電池１
を真っ直ぐに並べる場合について説明したが、これを斜
めに並べて側板２ｂや仕切り板２ｃの側壁を真っ直ぐに
形成することもできる。即ち、図１に示す上下の側板２
ｂに対して図示左右の側板２ｂや仕切り板２ｃを直交さ
せて、モジュールケース２を平行四辺形状ではなく方形
とすることができる。また、上記実施形態では、長円筒
型の単電池１について説明したが、直方体形状の角型の
単電池１や円筒型の単電池１を用いることも可能であ
る。さらに、上記実施形態では、上面に正負の端子１
ｃ，１ｄを設けた単電池１について説明したが、底面に
も正負いずれかの端子を設けるようにしてもよく、底面
にのみ正負双方の端子を設けることもできる。単電池１
の底面に端子を設けた場合は、凹部２ｅにも貫通孔を設
けて、底板２ａの下方でこの端子の接続を行うようにす
れば、冷却風Ａの流れを阻害するおそれは生じない。ま
た、上記実施形態では、リチウムイオン二次電池の単電
池１を用いる場合について説明したが、この単電池１の
電池の種類は任意である。

【００２９】さらに、上記実施形態では、底板２ａと上
板２ｄの間の周囲を側板２ｂで囲み内部を仕切り板２ｃ
で仕切ったモジュールケース２を用いる場合について説
明したが、複数の単電池１を１列や複数列に並べて、そ
の周囲に導入通路５や排出通路６と導入口３や排出口４
を形成した構造であれば、必ずしもこのモジュールケー
ス２のような構成である必要はない。また、上記実施形
態では、バッテリボックスに設けたファンによって導入
口３から冷却風Ａを導入する場合について説明したが、
この冷却風Ａを送り込む手段は、他のどのような手段を
用いてもよい。さらに、上記実施形態では、単電池１の
冷却のために空気の冷却風Ａを用いたが、冷却用の流体
であれば、不活性ガス等の他の気体や、水や有機溶媒又
はオイル等の液体を用いることも可能である。

【００３０】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
の組電池によれば、導入口から導入された冷却風等が徐
々に狭くなる導入通路を通る間に順次単電池の間を通り
抜け、徐々に広くなる排出通路を通って排出口から排出
されるので、各単電池を均一に冷却することができるよ
うになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態を示すものであって、組電
池の横断面平面図である。

【図２】本発明の一実施形態を示すものであって、組電
池のモジュールケースを示す斜視図である。

【図３】本発明の一実施形態を示すものであって、モジ
ュールケースに収納された単電池を示す縦断面正面図で
ある。

【図４】従来例を示すものであって、組電池の横断面平
面図である。

【図５】単電池の斜視図である。

【符号の説明】

１単電池２モジュールケース２ａ底板２ｂ側板２ｃ仕切り板２ｄ上板２ｅ凹部２ｆ凹部３導入口４排出口５導入通路６排出通路

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】いずれか一方又は双方に正負の端子が設
けられた上面と底面を有し、これらの間を側面で覆った
複数個の単電池を、底面を下にして相互に間隔を開け１
列又は複数列に並べてモジュールケース内に収納した組
電池において、これら単電池の列の一方の側方に、単電
池の列の側面に沿って流体が流れるように形成された流
体通路であって、単電池の並び方向の一端側に行くほど
流体の通路が狭くなる導入通路が設けられると共に、こ
の列の他方の側方に、単電池の列の側面に沿って流体が
流れるように形成された排出通路が設けられ、かつ、導
入通路の広い側の端部に流体を導入する導入口が設けら
れると共に、排出通路の一端側の端部に流体を排出する
排出口が設けられたことを特徴とする組電池。
【請求項２】いずれか一方又は双方に正負の端子が設
けられた上面と底面を有し、これらの間を側面で覆った
複数個の単電池を、底面を下にして相互に間隔を開け１
列又は複数列に並べてモジュールケース内に収納した組
電池において、これら単電池の列の一方の側方に、単電
池の列の側面に沿って流体が流れるように形成された流
体通路であって、単電池の並び方向の一端側に行くほど
流体の通路が狭くなる導入通路が設けられると共に、こ
の列の他方の側方に、単電池の列の側面に沿って流体が
流れるように形成された流体通路であって、単電池の並
び方向の一端側に行くほど流体の通路が広くなる排出通
路が設けられ、かつ、導入通路の広い側の端部に流体を
導入する導入口が設けられると共に、排出通路の広い側
の端部に流体を排出する排出口が設けられたことを特徴
とする組電池。
【請求項３】前記単電池の列の一方の側方に、導入口
側ほど単電池から遠ざかる側壁が形成されると共に、こ
の列の他方の側方に、排出口側ほど単電池から遠ざかる
側壁が形成されたことを特徴とする請求項２に記載の組
電池。
【請求項４】前記単電池が、長円形の平坦な上面と底
面との間を長円筒形の側面で覆った長円筒型のものであ
り、単電池の列がこの長円筒形の側面の平坦な面に直交
する方向に揃えて並べられたことを特徴とする請求項
１，２又は３に記載の組電池。
【請求項５】前記各単電池の底面を含む底部がモジュ
ールケースの底板の凹部に嵌まり込むと共に、これら各
単電池の上面を含む上部がモジュールケースの上板の凹
部に嵌まり込んで支持されていることを特徴とする請求
項１，２，３又は４に記載の組電池。