JP2002141114A - 組電池 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 細長い電池モジュールを均一に冷却して電池
を理想的な環境で、大電流で充放電できるようにする。 【解決手段】 組電池は、複数本の電池を棒状に接続し
た電池モジュール２１と、複数本の電池モジュール２１
を平行に並べて収納しているホルダーケース３とを備え
る。ホルダーケース３は、収納している複数の電池モジ
ュール２１を冷却するために複数の通風口６を開口して
いる。通風口６は、電池モジュール２１と平行な方向に
延長して開口されると共に、電池モジュール２１の端部
で小さく中央部で大きく開口されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【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、例
えば、図１に示されるように、ホルダーケース１に複数
本の電池２を収納している。ホルダーケース１は、上下
方向に三分割された上ケース１１、中間ケース１２、下
ケース１３、さらに、これら各ケースの両端を閉塞する
エンドプレート１４によって構成されている。

【０００４】一方、電池２は、ニッケル−水素電池やニ
ッケル−カドミウム電池、またはリチウムイオン電池の
ような二次電池を、６本直列に接続して棒状にした電池
モジュール２１を構成している。この電池モジュール２
１は、上下二段にして各段に８本ずつ並べて配置されて
いる。従って、電池２の総本数は９６本となり、この９
６本の電池が全て直列に接続されて、高出力が得られる
ようになっている。

【０００５】また、三分割した各ケースの側面には切り
欠きが形成されており、各ケースが組み合わされた時に
通風口１５が形成されるようになっている。各電池モジ
ュール２１は前記中間ケース１２を介して上下二段に配
置されており、各段間の隙間が十分に確保されているか
ら、前記通風口１５から取り入れられる冷却風が電池モ
ジュール間の隙間を流れて電池２を冷却するようになっ
ている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】自動車の電源に使用さ
れるの組電池は、自動車を加速するときに大電流放電し
てモーターで加速し、また、減速するときや坂道を下る
ときは回生ブレーキによって大電流で充電される。この
ため、電池モジュールが相当に高温になることがある。
図の組電池は、ホルダーケースに内蔵している電池モジ
ュールを冷却するために、電池モジュールの間に隙間を
設けて送風冷却ダクトとし、さらに、ホルダーケースに
も通風口を開口して、内部に強制的に送風する構造とし
ている。しかしながら、この構造では内部に収納してい
る全ての電池モジュールを均一に冷却するのが難しい。

【０００７】とくに、ホルダーケースの中央部分に収納
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。図の組電池は、中央部分に配設している電池モジュ
ール２１を効率よく冷却するために、図においてホルダ
ーケース１の上面に３列にスリット状の通風口１６を開
口している。スリット状の通風口１６は、ホルダーケー
ス１の中央部分に冷却空気を供給して、中央部分の電池
モジュール２１を効率よく冷却する。この構造は、各々
の電池モジュールを均一に冷却することに効果はある
が、１本の電池モジュールの温度分布が均一になるよう
には冷却できない。細長い電池モジュールは、両端部分
に比較すると中央部分の冷却が難しく、中央部分の温度
が高くなる傾向がある。電池モジュールの両端部分は、
電池モジュールを接続するためのパスバー等の金属板を
連結しているので、この金属板が放熱板となって有効に
冷却されるが、中央部分は両端に温度が高くなった電池
があって、効率よく冷却されない環境となる。このた
め、１本の電池モジュールに温度むらができ、中央部分
の電池が温度障害によって劣化しやすくなる欠点があ
る。

【０００８】本発明は、さらにこの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、細長い電池モジュールを均一に冷却して電池を理想
的な環境で、大電流で充放電できる組電池を提供するこ
とにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明の組電池は、複数
本の電池を棒状に接続した電池モジュール２１と、複数
本の電池モジュール２１を平行に並べて収納しているホ
ルダーケース３とを備える。ホルダーケース３は、収納
している複数の電池モジュール２１を冷却するために複
数の通風口６を開口している。通風口６は、電池モジュ
ール２１と平行な方向に延長して開口されると共に、電
池モジュール２１の端部で小さく中央部で大きく開口さ
れている。

【００１０】本発明の組電池は、通風口６をスリットと
して、電池モジュール２１の端部でスリットの幅を狭く
して小さく開口し、中央部でスリットの幅を広くして大
きく開口することができる。さらに、本発明の組電池
は、通風口６を複数の貫通孔６ａとして、電池モジュー
ル２１の端部で貫通孔６ａの開口面積を小さく、電池モ
ジュール２１の中央部で貫通孔６ａの開口面積を大きく
することができる。さらにまた、通風口６の大きさは、
滑らかに変化させることも、段階的に変化させることも
できる。

【００１１】さらに、本発明の組電池は、ホルダーケー
ス３が、電池モジュール２１を収納している複数の小ホ
ルダー３０を有する構造とし、複数の小ホルダー３０を
連結個数を増減できるように連結することができる。

【００１２】複数の小ホルダー３０を連結する組電池
は、各小ホルダー３０に通風口６を開口すると共に、小
ホルダー３０の表面に位置する通風口６の大きさを、各
小ホルダー３０ごとに異なる大きさとすることができ
る。この構造の組電池は、通風口６の大きさが異なる小
ホルダー３０を組み合わせて連結することによって、各
小ホルダー３０に収納される電池の温度が均一になるよ
うに冷却風量を調節可能することができる。ただし、本
明細書において、ホルダーケース３及び小ホルダー３０
の表面とは、図５において、上下に位置する面であり、
複数の小ホルダー３０が連結される方向と平行で、かつ
棒状の電池モジュールと平行な面を意味するものとす
る。また、ホルダーケースの側面とは、図５において左
右に位置する面であり、小ホルダーの側面とは、連結さ
れる小ホルダーの連結面、およびこの面と平行な面を意
味するものとする。

【００１３】さらに、複数の小ホルダー３０を連結する
組電池は、好ましくは、ホルダーケース３が、互いに連
結している複数の小ホルダー３０の外表面に補強フレー
ム３４を備える。補強フレーム３４には、冷却風量を調
節する通風口６を開口することができる。

【００１４】

【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。

【００１５】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。

【００１６】本発明の実施例を図面に基づき説明する。
図２から図５は本発明の第一実施例である。図３の組電
池は、図２に示す小ホルダー３０を複数に連結して組み
立てられる。図２の小ホルダー３０は、上下方向に三分
割され、上ホルダー３１、中間ホルダー３２、下ホルダ
ー３３とから構成されている。そして、小ホルダー３０
は、電池モジュール２１を二列、二段にして、内部に４
本収納している。電池モジュール２１は、円筒型電池を
６本棒状に接続したものである。電池モジュール２１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、
円筒型電池に限らず角型電池を用いてもよい。

【００１７】この小ホルダー３０の上ホルダー３１、中
間ホルダー３２、下ホルダー３３の各側面には通風口６
を開口している。ホルダーケース３は、図３に示すよう
に、複数の各小ホルダー３０を連結する状態で、隣接す
る小ホルダー３０の通風口６を連結して、内部に空気を
流す内部の通風口６を形成している。また、ホルダーケ
ース３の表面となる、上ホルダー３１の上面と、下ホル
ダー３３の下面にも、通風口６を設けている。

【００１８】小ホルダー３０に収納される電池モジュー
ル２１は、二段に配置されているが、各段は中間ホルダ
ー３２を介して収納されるので、電池モジュール２１の
各段間には十分な間隔が確保されて、通風口６から導か
れた冷却風が電池モジュール２１に行きわたるようにな
っている。

【００１９】小ホルダー３０内に収納される４本の電池
モジュール２１は、小ホルダー３０の両端面をボルト締
めして、小ホルダー３０の内部に固定される。小ホルダ
ー３０に収納される各々の電池モジュール２１は、直列
に接続されている。

【００２０】そして、この小ホルダー３０は、図３及び
図４に示されるように、複数個連結されてひとつのホル
ダーケース３を構成する。図３のホルダーケース３は、
小ホルダー３０を４個接続し、図４のホルダーケースは
３個の小ホルダー３０を接続した例である。互いに隣り
合う小ホルダー３０の電池モジュール２１同士は、リー
ド板等によって全て直列になるように電気接続されてい
る。また、小ホルダー３０の側面部には、図示しない
が、突起または凹所が形成されており、互いに嵌まり合
うことによって定位置に着脱自在に連結することができ
る。また、連結の手段については、この他にも例えばＬ
字状に形成された係合爪のようなものでもよく、またネ
ジやボルトによって連結しても構わない。

【００２１】ここで、図３及び図４に示される小ホルダ
ー３０は、上下の表面に形成された通風口６の大きさが
異なる小ホルダー３０を連結している。これ等の図のホ
ルダーケース３は、両端に配置される小ホルダー３０の
表面の通風口６の幅を細くして、中央部に配置される小
ホルダー３０の表面の通風口６の幅を太くしている。

【００２２】これによって、図５に示されるように、表
面の通風口６から導かれる冷却風量を調整して、収納さ
れる電池モジュール２１の電池温度が均一になるように
している。すなわち、ホルダーケース３の両端部に配置
される小ホルダー３０は、外気と触れやすく、また、側
面の通風口６から導かれる冷却風も新鮮なため、冷却効
果は大きいが、中央部に配置される小ホルダー３０は、
外気と触れにくく、また、側面の通風口６から導かれる
冷却風は、すでに冷却風の入り口側に連結されている小
ホルダー３０内の電池モジュール２１によって暖められ
ており、中央の小ホルダー３０内の電池モジュール２１
に対する冷却効果は減少している。

【００２３】このため、中央に配置される小ホルダー３
０の表面の通風口６の幅を太くすることによって、中央
での冷却風量を増大させて、各小ホルダー３０内の電池
モジュール２１を均一に冷却するように調節している。

【００２４】このようにして連結された小ホルダー３０
は、 １個の小ホルダー３０を一つの単位にして、搭載
される電動車両に応じて任意に連結個数を増減すること
ができる。

【００２５】また、小ホルダー３０を連結する際に、図
３や図４のように、横方向に一列にして連結するだけで
なく、例えば、二列や三列にしたり、また、Ｌ字状にし
て連結することもできるので、様々な形状の大ホルダー
を形成することができる。その結果、電動車両の搭載位
置に応じて変形させて搭載することができる。

【００２６】さらに、図３及び図４に示すホルダーケー
ス３は、上下に補強フレーム３４を備える。補強フレー
ム３４は、連結した小ホルダー３０が容易に分離してし
まわないように、これらを連結して保持している。この
とき、補強フレーム３４は、小ホルダー３０の上下に形
成した通風口６を塞いでしまわないように、枠状に形成
されている。なお、補強フレーム３４の小ホルダー３０
に対する装着方法としては、補強フレーム３４に連結穴
３５を形成すると共に、小ホルダー３０に連結突起３６
を形成し、互いに嵌合し合って連結してもよいし、係合
用の爪やネジ等によって連結しても構わない。

【００２７】次に、図６から図９は本発明の第二実施例
である。図６に示される小ホルダー３０は、図２に示す
小ホルダー３０と同様に、上ホルダー３１と中間ホルダ
ー３２と下ホルダー３３とから構成され、上下の表面に
通風口６が形成されているが、各ホルダーの側面には通
風口が形成されていない点で異なる。

【００２８】そして、この第二実施例の小ホルダー３０
も、図７及び図８に示すように、複数個の小ホルダー３
０を着脱自在に連結してホルダーケース３としている。
このホルダーケース３は、補強フレーム３４が板状にな
っており、連結されている小ホルダー３０の表面の位置
に合わせた通風口６が複数形成されている。この複数の
通風口６は、幅を異ならせることによって、導かれる冷
却風量を調節することができ、前述のように、中央の通
風口６の幅を太くして、全体として均一に冷却されるよ
うになっている。

【００２９】なお、この第二実施例における冷却風の流
れは、小ホルダー３０に側面の通風口が形成されていな
いために、図９に示すように、上下方向に流れるように
なっている。

【００３０】また、図１０及び図１１は、本発明による
第三の実施例である。図１０及び図１１に示す小ホルダ
ー３０は、図６に示す第二実施例の小ホルダー３０の側
面にも通風口６を形成したものである。また、補強フレ
ーム３４は、板状のものが用いられている。この補強フ
レーム３４にも、複数の通風口６が形成されており、異
なる幅の通風口６を形成することによって、冷却風量を
調節することができる。この実施例の場合、小ホルダー
３０の側面の形成された通風口６からも冷却風が導かれ
るため、側面の通風口６から導かれる冷却風の入り口か
ら遠ざかるに従って、すなわち、図１０及び図１１にお
いて右から左方向に、表面の通風口６の幅が太くなるよ
うにすることで、冷却風量を調節して、電池温度を均ー
になるようにしている。なお、これらの図には隣り合う
電池モジュール同士を直列に電気接続するリード板５が
図示されている。

【００３１】さらに、図１２ないし図１４は、本発明に
よる第四の実施例である。これ等の図に示す組電池は、
ホルダーケース３を複数の小ホルダーには分割していな
い。ホルダーケース３は、全体を上下方向に三分割して
いる。このホルダーケース３は、上ホルダー３１と、中
間ホルダー３２と、下ホルダー３３とで構成される。ホ
ルダーケース３は、内部に、電池モジュール２１を複数
列、複数段に収納している。図のホルダーケース３は、
電池モジュール２１を、十二列、二段、全体で２４本を
収納している。

【００３２】上ホルダー３１と下ホルダー３３は、各々
の電池モジュール２１と並列に、表面に通風口６を開口
している。各々の電池モジュール２１に送風して冷却す
るためである。各々の通風口６は、内蔵される各々の電
池モジュール２１と平行に開口している。このホルダー
ケース３は、各々の通風口６に分流する空気で、各々の
電池モジュール２１を別々に独立して冷却する。通風口
６を通過する空気が、ホルダーケース３の内部におい
て、電池モジュール２１の表面を沿って流れるように、
ホルダーケース３は、電池モジュール２１の表面に送風
冷却ダクト７を設けている。図１４のホルダーケース３
は、電池モジュール２１の表面に均一な幅の送風冷却ダ
クト７を設けて、電池モジュール２１を均一に冷却す
る。

【００３３】さらに、以上の全ての実施例において、ホ
ルダーケース３は、電池モジュール２１と平行な方向に
延長して、表面に通風口６を開口している。さらに、表
面の通風口６は、電池モジュール２１の端部で小さく、
中央部で大きく開口している。細長い電池モジュール２
１の全体をより均一な温度に冷却するために、いいかえ
ると、細長い電池モジュール２１が中央部分と両端部分
とでほぼ同じ温度となるように冷却するためである。

【００３４】以上の実施例のホルダーケース３は、通風
口６をスリット状に開口し、電池モジュール２１の端部
でスリットの幅を狭く、中央部でスリットの幅を広くし
て、中央部分を両端部分よりも大きく開口している。さ
らに、以上のホルダーケース３は、通風口６の大きさが
滑らかに変化するように、スリットの幅を両端に向かっ
て次第に狭くしている。

【００３５】ただ、本発明の組電池は、図１５に示すよ
うに、複数の貫通孔６ａを接近して縦に並べて、ホルダ
ーケース３にひとつの通風口６を設けることもできる。
この通風口６は、貫通孔６ａの長さを変化させて各々貫
通孔６ａの開口面積を調整して、通風口６の大きさを段
階的に調整している。この通風口６も、電池モジュール
２１の端部で貫通孔６ａの開口面積が小さく、電池モジ
ュール２１の中央部で貫通孔６ａの開口面積が大きくな
るように、中央部分の貫通孔６ａを長くして、両端部分
の貫通孔６ａを短くしている。

【００３６】以上の組電池は、ホルダーケース３の表面
に開口している通風口６を、両端部を中央部よりも小さ
くしてる。ただし、図５に示すように、ホルダーケース
３の内部に、隣に配設している送風冷却ダクトを連結す
るために内部に通風口６を設けている組電池にあって
は、内部の通風口６を、電池モジュール２１の端部で小
さく中央部で大きく開口して、細長い電池モジュール２
１をほぼ同じ温度に冷却することもできる。複数の小ホ
ルダー３０を連結してホルダーケース３とする組電池
は、図１６に示すように、小ホルダー３０の側面に開口
している通風口６を、電池モジュール２１の端部で小さ
く中央部で大きく開口して、この構造の小ホルダー３０
を連結してホルダーケース３とする。

【００３７】

【発明の効果】本発明の組電池は、細長い電池モジュー
ルを均一に冷却して電池を理想的な環境で、大電流で充
放電できる特長がある。それは、本発明の組電池が、複
数本の電池モジュールを平行に並べて収納しているホル
ダーケースに、電池モジュールを冷却するために複数の
通風口を開口しており、この通風口を電池モジュールと
平行な方向に延長して開口すると共に、電池モジュール
の端部で小さく、中央部で大きく開口しているからであ
る。この構造の組電池は、大きく開口された中央部の通
風口から多量の冷却空気を流入させることができるの
で、両端部分に比較して冷却が難しかった電池モジュー
ルの中央部分を効率よく冷却できる。このため、本発明
の組電池は、電池モジュールの端部と中央部との温度む
らを極減し、中央部分の電池が温度障害によって劣化す
るのを有効に防止できる。

【００３８】さらに、本発明の請求項６の組電池は、電
池モジュールを収納している複数の小ホルダーを連結し
てホルダーケースを構成しているので、小ホルダーの連
結個数を増減することによって、様々な組電池を形成で
きる。この組電池は、用途に応じて、電池モジュールの
本数や、ホルダーケースの形状を変更させて、種々の組
電池が容易に実現できる。さらに、この組電池は、多量
生産される複数の小ホルダーを連結して組電池とするこ
とができるので、製造コストを低減できる特長もある。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来の電源装置の分解斜視図

【図２】本発明の第一実施例の組電池の小ホルダーを示
す斜視図

【図３】本発明の第一実施例の組電池の一例を示す斜視
図

【図４】本発明の第一実施例の組電池の他の一例を示す
分解斜視図

【図５】図４に示す組電池の横断面図

【図６】本発明の第二実施例の組電池の小ホルダーを示
す斜視図

【図７】本発明の第二実施例の組電池の一例を示す斜視
図

【図８】本発明の第二実施例の組電池の他の一例を示す
分解斜視図

【図９】図７に示す組電池の横断面図

【図１０】本発明の第三実施例の組電池の一例を示す斜
視図

【図１１】本発明の第三実施例の組電池の他の一例を示
す分解斜視図

【図１２】本発明の第四実施例の組電池を示す斜視図

【図１３】図１２に示す組電池の平面図

【図１４】図１２に示す組電池の断面図

【図１５】ホルダーケースに開口される通風口の他の一
例を示す斜視図

【図１６】本発明の他の実施例の組電池を示す斜視図

【符号の説明】 １…ホルダーケース １１…上ケース １２…中間ケース １３…下ケース １４…エンドプレート １５…通風口 １６…通風口 ２…電池 ２１…電池モジュール ３…ホルダーケース ３０…小ホルダー ３１…上ホルダー ３２…中間ホルダー ３３…下ホルダー ３４…補強フレーム ３５…連結穴 ３６…連結突起 ５…リード板 ６…通風口 ７…送風冷却ダクト

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 堀内 達人 大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号 三 洋電機株式会社内 Ｆターム(参考） 5H011 AA02 BB03 CC02 5H031 AA09 KK08 5H040 AA28 AS04 AT01 AY05 AY10 CC20 CC33 CC57 FF02 NN03 5H115 PA15 PG04 TI10 TU11 UI35

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数本の電池を棒状に接続した電池モジ
   ュール(21)と、複数本の電池モジュール(21)を平行に並
   べて収納しているホルダーケース(3)とを有し、ホルダ
   ーケース(3)は、収納している複数の電池モジュール(2
   1)を冷却するために複数の通風口(6)を開口しており、
   通風口(6)は電池モジュール(21)と平行な方向に延長し
   て開口されると共に、電池モジュール(21)の端部で小さ
   く中央部で大きく開口されてなることを特長とする組電
   池。
2. 【請求項２】 通風口(6)がスリットで、電池モジュー
   ル(21)の端部でスリットの幅を狭くして小さく開口し、
   中央部でスリットの幅を広くして大きく開口している請
   求項１に記載の組電池。
3. 【請求項３】 通風口(6)が複数の貫通孔(6a)で、電池
   モジュール(21)の端部で貫通孔(6a)の開口面積を小さ
   く、電池モジュール(21)の中央部で貫通孔(6a)の開口面
   積を大きくしている請求項１に記載の組電池。
4. 【請求項４】 通風口(6)の大きさが滑らかに変化して
   いる請求項１に記載の組電池。
5. 【請求項５】 通風口(6)の大きさが段階的に変化して
   いる請求項１に記載の組電池。
6. 【請求項６】 ホルダーケース(3)が電池モジュール(2
   1)を収納している複数の小ホルダー(30)を有し、複数の
   小ホルダー(30)を、連結個数を増減できるように連結し
   てなる請求項１に記載の組電池。
7. 【請求項７】 各小ホルダー(30)に通風口(6)を開口し
   ており、かつ、小ホルダー(30)の表面に位置する通風口
   (6)は各小ホルダー(30)ごとに大きさが異なり、通風口
   (6)の大きさが異なる小ホルダー(30)を組み合わせて連
   結することによって、各小ホルダー(30)に収納される電
   池の温度が均一になるように冷却風量を調節可能とした
   ことを特徴とする請求項１記載の組電池。
8. 【請求項８】 ホルダーケース(3)が、互いに連結して
   いる複数の小ホルダー(30)の外表面に補強フレーム(34)
   を備える請求項６に記載の組電池。
9. 【請求項９】 補強フレーム(34)が、冷却風量を調節す
   る通風口(6)を開口している請求項８に記載の組電池。