JP2013122817A

JP2013122817A - バッテリの冷却構造

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Publication number: JP2013122817A
Application number: JP2011269834A
Authority: JP
Inventors: Goichi Katayama; 吾一片山; Koichi Yamamoto; 康一山本
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2011-12-09
Filing date: 2011-12-09
Publication date: 2013-06-20
Anticipated expiration: 2031-12-09
Also published as: US9163887B2; CN103165954B; CN103165954A; US20130146249A1; JP5580282B2

Abstract

【課題】バッテリモジュールの冷却面に対する伝熱シートの位置決めを容易に行えるようにする。
【解決手段】変形可能な伝熱シート２１をバッテリモジュール１３の冷却面１４ａと冷却プレート１２との間に挟持するので、伝熱シート２１を変形させて両者間に隙間が発生するのを防止し、バッテリモジュール１３の冷却効果を高めることができる。伝熱シート２１をバッテリモジュール１３の冷却面１４ａに対して位置決めするときに、その位置決めを誤ると冷却面１４ａに対する伝熱シート２１の位置がずれてしまう問題があるが、作業者は伝熱シート２１に設けた位置決め孔２１ａを通してバッテリモジュール１３の冷却面を目視することができるので、伝熱シート２１を位置決めする作業を容易かつ正確に行うことができる。
【選択図】図４

Description

本発明は、複数のバッテリセルを積層したバッテリモジュールの冷却面と冷却プレートとの間に圧力により変形可能な伝熱シートを挟持し、前記バッテリモジュールの熱を前記冷却面から前記伝熱シートを介して前記冷却プレートに伝達することで冷却を行うバッテリの冷却構造に関する。

内部を冷媒が流れる中空の冷却プレートにバッテリモジュールの冷却面を支持し、バッテリモジュールの熱を冷却面から冷却プレートに伝達して冷却を行う場合、何れも剛体であるバッテリモジュールの冷却面と冷却プレートとの間に微小な隙間が発生することが避けられないため、その隙間によって冷却面と冷却プレートとの間の熱伝導が妨げられてバッテリモジュールの冷却性能が低下する問題がある。

この問題を解決するために．バッテリモジュールの冷却面と冷却プレートとの間に熱伝導性に優れた変形可能な伝熱シートを挟持し、伝熱シートの変形によってバッテリモジュールの冷却面と冷却プレートとの間の隙間を消滅させ、冷却面から冷却プレートへの熱伝達を促進することでバッテリモジュールの冷却性能を高めるものが、下記特許文献１により公知である。

特開２０１１−３４７７５号公報

ところで、優れた熱伝導性と変形可能性を併せも持つ伝熱シートは、例えばシリコーンゴムのような材質からなるため、その表面が粘着性を持つ場合がある。その結果、バッテリモジュールの冷却面と冷却プレートとの間に伝熱シートを挟持すべく冷却面に伝熱シートを位置決めするときに、粘着性を有する伝熱シートが冷却面の正しくない位置に貼り付いてしまい、それを修正しようとすると伝熱シートが変形したり破れたりして作業性が低下する問題がある。

本発明は前述の事情に鑑みてなされたもので、バッテリモジュールの冷却面に対する伝熱シートの位置決めを容易に行えるようにすることを目的とする。

上記目的を達成するために、請求項１に記載された発明によれば、複数のバッテリセルを積層したバッテリモジュールの冷却面と冷却プレートとの間に圧力により変形可能な伝熱シートを挟持し、前記バッテリモジュールの熱を前記冷却面から前記伝熱シートを介して前記冷却プレートに伝達することで冷却を行うバッテリの冷却構造において、前記伝熱シートは、前記バッテリモジュールの冷却面を目視可能にする位置決め孔を備えることを特徴とするバッテリの冷却構造が提案される。

また請求項２に記載された発明によれば、請求項１の構成に加えて、前記バッテリモジュールは前記複数のバッテリセル間に挟持されたホルダを備え、前記ホルダは前記位置決め孔に対向することを特徴とするバッテリの冷却構造が提案される。

また請求項３に記載された発明によれば、請求項１または請求項２の構成に加えて、前記位置決め孔の個数は複数個であることを特徴とするバッテリの冷却構造が提案される。

また請求項４に記載された発明によれば、請求項１〜請求項３の何れか１項の構成に加えて、前記バッテリモジュールは前記冷却面の周囲を囲んで前記冷却プレート側に突出する突壁部を備えることを特徴とするバッテリの冷却構造が提案される。

また請求項５に記載された発明によれば、請求項１〜請求項４の何れか１項の構成に加えて、前記ホルダは前記位置決め孔の幅よりも狭い位置決め部を備え、前記位置決め孔は前記位置決め部に沿って複数設けられることを特徴とするバッテリの冷却構造が提案される。

尚、実施の形態の中間ホルダ１５は本発明のホルダに対応し、実施の形態の下部フランジ１５ｃは本発明の位置決め部に対応する。

請求項１の構成によれば、冷却プレートにバッテリモジュールを支持する際に、圧力により変形可能な伝熱シートをバッテリモジュールの冷却面と冷却プレートとの間に挟持するので、伝熱シートを変形させてバッテリモジュールの冷却面と冷却プレートとの間に隙間が発生するのを防止し、バッテリモジュールの熱を冷却面から伝熱シートを介して冷却プレートに効率的に伝達してバッテリモジュールの冷却効果を高めることができる。伝熱シートをバッテリモジュールの冷却面に対して位置決めするときに、その位置決めを誤ると冷却面に対する伝熱シートの位置がずれてしまう問題があるが、作業者は伝熱シートに設けた位置決め孔を通してバッテリモジュールの冷却面を目視することができるので、伝熱シートをバッテリモジュールの冷却面に対して位置決めする作業を容易かつ正確に行うことができる。

また請求項２の構成によれば、バッテリモジュールは複数のバッテリセル間に挟持されたホルダを備え、そのホルダは伝熱シートの位置決め孔に対向するので、伝熱シートに位置決め孔を設けたことによる熱伝導性の低下を最小限に抑えることができるだけでなく、作業者は伝熱シートの位置決め孔とホルダとの位置関係を確認することで位置決めの精度を高めることができる。

また請求項３の構成によれば、伝熱シートに複数個の位置決め孔を設けたので、バッテリモジュールの冷却面に対する伝熱シートの位置決め精度を更に高めることができる。

また請求項４の構成によれば、バッテリモジュールは冷却面の周囲を囲んで冷却プレート側に突出する突壁部を備えるので、冷却面および冷却プレート間に挟持された伝熱シートが変形して外側に広がっても、伝熱シートが冷却面から外側にはみだすのを防止することができるだけでなく、突壁部に遮られた伝熱シートが内側に変形して位置決め孔の開口面積を小さくすることで、位置決め孔を設けたことによる熱伝導性の低下を最小限に抑えることができる。

また請求項５の構成によれば、ホルダは位置決め孔の幅よりも狭い位置決め部を備え、位置決め孔を位置決め部に沿って複数設けたので、複数の位置決め孔からホルダの位置決め孔の全体を見通して位置決め精度を更に高めることができる。

バッテリモジュールの斜視図。（第１の実施の形態）バッテリモジュールの分解斜視図。（第１の実施の形態）上下反転したバッテリモジュールの斜視図。（第１の実施の形態）図３の４部拡大図。（第１の実施の形態）図４の５−５線断面図。（第１の実施の形態）図４の６−６線断面図。（第１の実施の形態）伝熱シートの形状を示す図。（第１の実施の形態）図２の８方向矢視図。（第１の実施の形態）図５に対応する作用説明図。（第１の実施の形態）図６に対応する作用説明図。（第１の実施の形態）位置決め孔の他の実施の形態を示す図。（第２〜第４の実施の形態）

以下、図１〜図１１に基づいて本発明の実施の形態を説明する。

図１および図２に示すように、電気自動車に搭載されるバッテリパック１１は、冷却プレート１２上に複数のバッテリモジュール１３…を支持して構成されるもので、図１および図２には冷却プレート１２の一部と、２個のバッテリモジュール１３，１３とが示されている。本実施の形態では２個のバッテリモジュール１３，１３が一体化されているが、各々のバッテリモジュール１３の構造は実質的に同一である。

バッテリモジュール１３は、各々が直方体をなす複数個（実施の形態では１２個）のバッテリセル１４…を合成樹脂製の中間ホルダ１５…を挟んで積層するとともに、積層方向両端に位置する２個のバッテリセル１４，１４の外側にそれぞれ合成樹脂製の端部ホルダ１６，１６を積層して構成される。

図３〜図６に示すように、水平断面がＨ字状に形成された中間ホルダ１５は、隣接する２個のバッテリセル１４，１４に挟持される板状のホルダ本体部１５ａと、ホルダ本体部１５ａの左右両側縁から積層方向両側に張り出す一対の側部フランジ１５ｂ，１５ｂと、ホルダ本体部１５ａの下縁から積層方向両側に張り出す下部フランジ１５ｃとを備えており、隣接する中間ホルダ１５…の側部フランジ１５ｂ…どうしが噛み合うことで、それらの中間ホルダ１５…の相互の位置関係が規制され、結果的に複数のバッテリセル１４…の相互の位置関係が規制される。下部フランジ１５ｃの幅は側部フランジ１５ｂ，１５ｂの幅よりも小さく、隣接する中間ホルダ１５…の側部フランジ１５ｂ…どうしが噛み合った状態でも、下部フランジ１５ｃ…どうしは噛み合わず、その間にバッテリセル１４…の下面（後述する冷却面１４ａ）が露出する。

水平断面がコ字状に形成された端部ホルダ１６は、積層方向外端に位置するバッテリセル１４の外面に当接する板状のホルダ本体部１６ａと、ホルダ本体部１６ａの左右両側縁から積層方向内側に張り出す一対の側部フランジ１６ｂ，１６ｂとを備えており、それらの側部フランジ１６ｂ，１６ｂが隣接する中間ホルダ１５の側部フランジ１５ｂ，１５ｂと噛み合うことで、全ての中間ホルダ１５…および端部ホルダ１６，１６の位置関係が規制される。

図１および図２に戻り、各バッテリモジュール１３の一対の端部ホルダ１６，１６の積層方向外面に一対のエンドプレート１７，１７が重ね合わされ、それら一対のエンドプレート１７，１７を締結バンド１８で締結することで、１２個のバッテリセル１４…、１１個の中間ホルダ１５…および２個の端部ホルダ１６，１６が強固に一体化される。尚、２個のバッテリモジュール１３，１３に対して２本の締結バンド１８，１８が共有される。またバッテリセル１４…、中間ホルダ１５…および端部ホルダ１６，１６の当接面は接着剤により固定される。

バッテリモジュール１３の上面には図示しない複数のバスバーを保持したバスバープレート１９が固定されており、このバスバープレート１９によって各バッテリセル１４…の端子どうしが電気的に接続される。そして並置された２個のバッテリモジュール１３，１３の上面が共通の合成樹脂製のカバー２０で覆われる。

バッテリモジュール１３を構成する１２個のバッテリセル１４…の下面は、即ちバッテリモジュール１３…の下面は、冷却プレート１２の上面に対向する冷却面１４ａ…（図３〜図６参照）を構成しており、これらの冷却面１４ａ…と冷却プレート１２の上面との間に１枚の矩形状の伝熱シート２１が挟持される。伝熱シート２１の材質は熱伝導性に優れた合成樹脂（例えば、シリコーンゴム）であり、圧力が加わると押し潰されて任意の形状に変形可能である。また伝熱シート２１は表面がベタつく特性（粘着性）を有している。

伝熱シート２１の下面と冷却プレート１２の上面との間には絶縁シート２２が配置される。絶縁シート２２は、非導電性および撥水性を有するＰＰ（ポリプロピレン）やＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）等の合成樹脂製であって、底壁部２２ａとそこから立ち上がる側壁部２２ｂ…とを有する浅いトレー状に構成されており、その内部にバッテリモジュール１３の下部が嵌合する。従って、伝熱シート２１の上面はバッテリセル１４…の冷却面１４…に当接し、伝熱シート２１の下面は絶縁シート２２の上面に当接することになる。絶縁シート２２の肉厚は極めて薄いため、殆ど熱伝達の妨げになることはない。

冷却プレート１２は熱電導性に優れた金属製の中空部材であって、上壁部１２ａおよび下壁部１２ｂ間に冷媒（例えば、冷却空気）が流れる冷媒通路１２ｃが区画される。冷却プレート１２の冷媒通路１２ｃには図示せぬ冷却ファンにより吸い込まれた冷却空気が流れており、バッテリセル１４…の冷却面１４…から伝熱シート２１および絶縁シート２２を介して上壁部１２ａに伝達された熱が冷却空気との間で熱交換することで、バッテリセル１４…の冷却が図られる。

図７に示すように、伝熱シート２１はバッテリセル１４…の積層方向に長辺を有し、それと直交する方向に短辺を有する矩形状のシートであり、その厚さは短辺に沿って一定であるが、長辺に沿って変化している。即ち、伝熱シート２１は長辺方向中央部の厚さＴ１が大きく（例えば、４．１ｍｍ）、長辺方向両端部の厚さＴ２が小さく（例えば、３．１ｍｍ）、その間で連続的に変化している。

また伝熱シート２１には、合計２２個の位置決め孔２１ａ…が長辺方向に沿って２列に形成される。隣接する一対のバッテリセル１４，１４に挟まれた中間ホルダ１５の下部フランジ１５ｃの下面に、それぞれ２個の位置決め孔２１ａ，２１ａが対向する。位置決め孔２１ａの形状は正方形状であるが、その角部は丸みが持たされている。下部フランジ１５ｃの幅は位置決め孔２１ａ，２１ａの幅よりも小さく、従って位置決め孔２１ａ，２１ａを通して下部フランジ１５ｃの両側縁を目視することができる。

伝熱シート２１の上面、つまりバッテリセル１４…の冷却面１４ａ…に対向する面には、短辺と平行に延びる合計１１本の位置決め溝２１ｂ…が形成される。本実施の形態では、各位置決め溝２１ｂの上にそれぞれ２個の位置決め孔２１ａ，２１ａが重なっている。中間ホルダ１５…の下部フランジ１５ｃ…はバッテリセル１４…の冷却面１４ａ…から下方に突出しており、これらの下部フランジ１５ｃ…が位置決め溝２１ｂ…に嵌合する。１１本の位置決め溝２１ｂ…は、伝熱シート２１の厚さが大きい部分（長辺方向中央部）で幅Ｗ１が小さく、伝熱シート２１の厚さが小さい部分（長辺方向両端部）で幅Ｗ２が大きくなるように、段階的に差が持たされている。

伝熱シート２１の上面には、バッテリセル１４…の冷却面１４ａ…の中央部に沿って合計１２本の第１エア抜き溝２１ｃ…が形成される。従って、１１本の位置決め溝２１ｂ…と１２本の第１エア抜き溝２１ｃ…とは、相互に平行に、かつ交互に形成されることになる。また伝熱シート２１の下面には、位置決め溝２１ｂ…および第１エア抜き溝２１ｃ…の中間位置に沿うように、各２本の第２エア抜き溝２１ｄ…が合計２４本形成される。１個のバッテリセル１４の冷却面１４ａには２本の第２エア抜き溝２１ｄ，２１ｄが対向しており、かつ第２エア抜き溝２１ｄ…の位置は、位置決め溝２１ｂ…の位置および第１エア抜き溝２１ｃ…の位置と重ならないように長辺方向にずれている。第２エア抜き溝２１ｄ…の断面積は、第１エア抜き溝２１ｃ…の断面積よりも大きく設定されている。

位置決め溝２１ｂ…、第１エア抜き溝２１ｃ…および第２エア抜き溝２１ｄ…の両端部は、伝熱シート２１の一対の長辺に達して開口している。

中間ホルダ１５…および端部ホルダ１６，１６の下端には、バッテリセル１４…の冷却面１４ａ…から下方に延び、かつ冷却面１４ａ…側に回り込むように突出する突壁部１５ｄ…，１６ｃ，１６ｃが全周に亙って形成される。これらの突壁部１５ｄ…，１６ｃ，１６ｃは伝熱シート２１の外周を若干の隙間α（図４〜図６参照）を存して囲むように形成され、その冷却面１４ａ…からの下向きの突出高さは伝熱シート２１の厚さよりも小さく設定される。

図３および図８に示すように、絶縁シート２２の一対の長辺に対応する側壁部２２ｂ，２２ｂの上縁には各３個の係止部２２ｃ…が突設されており、中央の２個の係止部２２ｃ，２２ｃには長辺方向の長さが短い係止孔２２ｄ，２２ｄが形成され、両端の４個の係止部２２ｃ…には長辺方向の長さが長い係止孔２２ｅ…２２ｅが形成される。一方、前記係止部２２ｃ…の位置に対応する３個の中間ホルダ１５…の両側面には、絶縁シート２２の係止孔２２ｄ，２２ｄ，２２ｅ…に係合可能な係止突起１５ｅ…が突設される。

次に、上記構成を備えた本発明の実施の形態の作用を説明する。

図３に示すように、一体化された２個のバッテリモジュール１３，１３の組み立てが完了した後に、各々のバッテリモジュール１３のバッテリセル１４…の冷却面１４ａ…に伝熱シート２１を位置決めし、その粘着性を利用して冷却面１４ａ…に貼り付ける。このとき、伝熱シート２１を貼り付ける位置を誤ってしまうと、それを引き剥がす際に柔軟な伝熱シート２１が破損する可能性があるため、伝熱シート２１を一度で正しい位置に貼り付ける必要がある。

そのために、作業者は伝熱シート２１の位置決め孔２１ａ…を通してバッテリセル１４…の冷却面１４ａ…、つまりバッテリモジュール１３の冷却面１４ａ…に露出する中間ホルダ１５…の下部フランジ１５ｃ…を目視しながら、それらの下部フランジ１５ｃ…が位置決め孔２１ａ…の中央部に位置するように、伝熱シート２１を冷却面１４ａ…に位置決めして貼り付ける（図４参照）。位置決め孔２１ａ…は複数個設けられており、かつ冷却面１４ａ…の全体に分布しているため、伝熱シート２１の位置決め精度は極めて高いものとなる。このとき、下部フランジ１５ｃの幅は位置決め孔２１ａ，２１ａの幅よりも小さいため、位置決め孔２１ａ，２１ａを通して下部フランジ１５ｃの両側縁を目視することができ、これにより伝熱シート２１の位置決め精度が更に高められる。

図４〜図６から明らかなように、伝熱シート２１を貼り付けるとき、バッテリモジュール１３の冷却面１４ａ…に突出する中間ホルダ１５…の下部フランジ１５ｃ…が邪魔になるが、伝熱シート２１の上面に形成した位置決め溝２１ｂ…に下部フランジ１５ｃ…を嵌合させることで、伝熱シート２１の貼り付けを支障なく行うことができる。このとき、位置決め溝２１ｂ…および下部フランジ１５ｃ…を嵌合させることで、伝熱シート２１が物理的に位置決めされるため、位置決め精度が更に向上する。また伝熱シート２１を貼り付けた状態で、その伝熱シート２１の外周とバッテリモジュール１３の中間ホルダ１５…および端部ホルダ１６，１６の突壁部１５ｄ…，１６ｃ，１６ｃとの間に隙間αが形成されるため、伝熱シート２１の貼り付け位置が僅かにずれたような場合でも、伝熱シート２１が突壁部１５ｄ…，１６ｃ，１６ｃと干渉することはない。

また位置決め孔２１ａ…の角部には丸みが付けられているため、万一伝熱シート２１の貼り付け位置がずれて貼り直しを行う場合でも、位置決め孔２１ａ…の角部に応力が集中して伝熱シート２１が破れるといった事態を回避することができる。

伝熱シート２１をバッテリモジュール１３の冷却面１４ａ…に貼り付けるとき、伝熱シート２１の上面とバッテリモジュール１３の冷却面１４ａ…との間にエアが閉じ込められると、そのエアの部分で伝熱シート２１が冷却面１４ａ…に密着できなくなり、エアが断熱層になって熱伝導性が低下する可能性があるが、伝熱シート２１の上面には複数の第１エア抜き溝２１ｃ…が設けられているため、閉じ込められたエアを第１エア抜き溝２１ｃ…を介して外部に排出することで、伝熱シート２１を冷却面１４ａ…に密着させて熱伝導性を高めることができる。このとき、位置決め溝２１ｂ…もエア抜き溝として機能することは言うまでもない。

上述のようにしてバッテリモジュール１３の冷却面１４ａに伝熱シート２１が貼り付けられると、図１、図３および図４に示すように、バッテリモジュール１３の下部をトレー状の絶縁シート２２に嵌合し、絶縁シート２２の６個の係止部２２ｃ…の係止孔２２ｄ，２２ｄ，２２ｅ…を、３個の中間ホルダ１５…の側部フランジ１５ｂ…の６個の係止突起１５ｅ…に係止することで、絶縁シート２２がバッテリモジュール１３から落下しないように一体化する。係止孔２２ｄ，２２ｄ，２２ｅ…を係止突起１５ｅ…に係合する作業は、絶縁シート２２が薄肉で自由に変形可能であるために容易である。

バッテリモジュール１３は１２個のバッテリセル１４…を積層して構成されるため、公差の累積によって中間ホルダ１５…の側面の６個の係止突起１５ｅ…の間隔Ｄ（図３および図８参照）にバラツキが発生することが避けられない。しかしながら、絶縁シート２２の長辺方向中央の２個の係止孔２２ｄ，２２ｄをバッテリモジュール１３の長辺方向中央の２個の係止突起１５ｅ，１５ｅに係合した後に、絶縁シート２２の長辺方向両端の４個の係止孔２２ｅ…をバッテリモジュール１３の長辺方向両端の４個の係止突起１５ｅ…に係合するときに、その長辺方向両端の４個の係止孔２２ｅ…の幅は対応する４個の係止突起１５ｅ…の幅よりも大きく設定されているので、前記係止突起１５ｅ…の間隔にバラツキ存在しても、係止孔２２ｄ，２２ｄ，２２ｅ…および係止突起１５ｅ…の係合作業をスムーズに行うことができる。

本実施の形態では、長辺方向中央の２個の係止孔２２ｄ，２２ｄを基準として絶縁シート２２を位置決めすることで、バッテリセル１４…の厚さ公差の累積を二つの方向に分散させ、長辺方向両端の４個の係止孔２２ｅ…と対応する４個の係止突起１５ｅ…との位置ずれを最小限に抑えることができる。仮に、長辺方向一端の２個の係止孔２２ｅ，２２ｅを基準として絶縁シート２２を位置決めすると、長辺方向他端の２個の係止孔２２ｅ，２２ｅと対応する２個の係止突起１５ｅ，１５ｅとの位置ずれは、実施の形態の２倍に拡大することになる。

上述のようにしてバッテリモジュール１３に絶縁シート２２が装着されると、図１に示すように、バッテリモジュール１３を冷却プレート１２の上壁部１２ａに載置し、エンドプレート１７…の取付フランジ１７ａ…を貫通するボルト２３…で冷却プレート１２の取付ボス１２ｄ…に固定する。その結果、図９および図１０に示すように、伝熱シート２１にバッテリモジュール１３の重量が加わることで、伝熱シート２１が上下方向に圧縮されて押し潰され、伝熱シート２１の上面およびバッテリモジュール１３の冷却面１４ａ…間の隙間と、伝熱シート２１の下面および冷却プレート１２の上壁部１２ａ間の隙間とが消滅し、バッテリモジュール１３から冷却プレート１２への熱伝達が効率良く行われることで、バッテリモジュール１３の冷却性能が向上する。

尚、伝熱シート２１の下面と冷却プレート１２の上壁部１２ａとの間には絶縁シート２２の底壁部２２ａが介在するが、絶縁シート２２は極めて薄い合成樹脂製であって容易に変形可能であるため、絶縁シート２２が介在することで熱伝達を妨げる隙間が発生することはない。

また伝熱シート２１の下面と冷却プレート１２の上壁部１２ａとの間、厳密には伝熱シート２１の下面と絶縁シート２２の上面との間にエアが閉じ込められると、そのエアによって伝熱シート２１が冷却プレート１２の上壁部１２ａに密着できなくなり、エアが断熱層になって熱伝導性が低下する可能性があるが、伝熱シート２１の下面には複数の第２エア抜き溝２１ｄ…が設けられているため、挟み込まれたエアを第２エア抜き溝２１ｄ…を介して外部に排出することで、伝熱シート２１を冷却プレート１２の上壁部１２ａに密着させて熱伝導性を高めることができる。

伝熱シート２１が上下方向に圧縮されて押し潰されると、伝熱シート２１の外周は外側に向かって広がろうとするが、伝熱シート２１の外周には隙間αを介して中間ホルダ１５…および端部ホルダ１６，１６の突壁部１５ｄ…，１６ｃ，１６ｃが対向するため、突壁部１５ｄ…，１６ｃ，１６ｃに塞き止められて伝熱シート２１の外周がバッテリモジュール１３の外周から外側にはみだすことが防止される。突壁部１５ｄ…，１６ｃ，１６ｃによって外側への広がりが阻止された伝熱シート２１は位置決め孔２１ａ…を押し縮めるように内側に広がり、位置決め孔２１ａ…の開口面積を縮小する。

元々、位置決め孔２１ａ…は冷却面１４ａ…からの熱伝達を阻害しないように中間ホルダ１５…の下部フランジ１５ｃ…に対応する位置に設けられているが、上述のようにして位置決め孔２１ａ…の開口面積が縮小し、中間ホルダ１５…の下部フランジ１５ｃ…の両側に露出する冷却面１４ａ…が伝熱シート２１により覆われることで、位置決め孔２１ａ…を設けたことによる熱伝導性の低下を最小限に抑えることができる。

位置決め孔２１ａ…と同様に、位置決め溝２１ｂ…、第１エア抜き溝２１ｃ…および第２エア抜き溝２１ｄ…も押し潰されて消滅し、あるいは断面積が縮小するため、位置決め溝２１ｂ…、第１エア抜き溝２１ｃ…および第２エア抜き溝２１ｄ…を設けたことによる熱伝導性の低下を最小限に抑えることができる。

また伝熱シート２１の下面は全域で冷却プレート１２の上壁部１２ａに当接するが、伝熱シート２１の上面は中間ホルダ１５…の下部フランジ１５ｃ…の部分が冷却面１４ａ…に当接しないため、上面の熱伝達面積は下面の熱伝達面積よりも小さくなって熱伝導性が低下する問題がある。しかしながら本実施の形態によれば、伝熱シート２１の上面の第１エア抜き溝２１ｃ…は断面積が小さいために潰れ変形によって完全に消滅する反面、伝熱シート２１の下面の第２エア抜き溝２１ｄ…は断面積が小さいために潰れ変形によって完全に消滅することはなく、残留した第２エア抜き溝２１ｄ…の分だけ下面の熱伝達面積が小さくなる。その結果、伝熱シート２１の上面の熱伝達面積と下面の熱伝達面積とを均一化して熱伝導性の低下を防止することができる。

また伝熱シート２１の上面の位置決め溝２１ｂ…および第１エア抜き溝２１ｃ…と、伝熱シート２１の下面の第２エア抜き溝２１ｄ…とは平面視で交差しないように平行に配置され、かつ上下方向に重ならないようにオフセットして配置されるので、それらが交差したり上下方向に重なったりして伝熱シート２１の肉厚が局部的に小さくなるのを防止することができる。

また伝熱シート２１が押し潰されたとき、伝熱シート２１の位置決め溝２１ｂ…と中間ホルダ１５…の下部フランジ１５ｃ…との間の空間は消滅するが、そこに空間が残存していても良い。なぜならば、この空間は下部フランジ１５ｃ…に対向するために伝熱シート２１の熱伝導性に影響を与えることはなく、しかも前記空間によって伝熱シート２１の上面と冷却面１４ａ…との間の面圧を増加させ、その部分に隙間が発生するのを防止できるからである。

ところで、冷却プレート１２は内部に冷媒通路１２ｃが区画された中空の部材であるため、バッテリモジュール１３の重量が加わると上壁部１２ａが下向きの弧状に撓んでしまい、バッテリモジュール１３の冷却面１４ａ…の長辺方向両端部と上壁部１２ａとの距離に対して、バッテリモジュール１３の冷却面１４ａ…の長辺方向中央部と上壁部１２ａとの距離が大きくなってしまう。その結果、仮に伝熱シート２１の厚さが均一であるとすると、伝熱シート２１の長辺方向中央部の面圧が低くなって充分に潰れ変形できなくなり、その部分に隙間が発生して熱伝導性が低下する虞がある。

しかしながら本実施の形態によれば、図７に示すように、伝熱シート２１の厚さを長辺方向中央部で大きくし、長辺方向両端部で小さくしたので、冷却プレート１２の上壁部１２ａが下向きの弧状に撓んでも、伝熱シート２１の全域に均等な面圧を作用させて長辺方向中央部を長辺方向両端部と同様に押し潰すことで、隙間の発生を防止して熱伝導性の低下を回避することができる。

また冷却プレート１２の上壁部１２ａが下向きの弧状に撓むと、その上壁部１２ａに支持されたバッテリモジュール１３も長辺方向中央部が下向きの弧状に撓もうとするが、伝熱シート２１の長辺方向中央部の厚さを大きくしたことで、バッテリモジュール１３の長辺方向中央部を上向きに押し上げる反力荷重を増加させ、バッテリモジュール１３の撓みを抑制することができる。それに加えて、図７に示すように、伝熱シート２１の上面に設けられた複数の位置決め溝２１ｂ…は、長辺方向中央部寄りのものほど溝幅が小さく形成されているため、伝熱シート２１の長辺方向中央部が潰れ難くなって上向きの反力荷重が増加することで、バッテリモジュール１３の撓みを一層確実に抑制することができる。

さて、バッテリセル１４…は充電や放電によって温度上昇し、充電や放電の停止により温度低下するが、温度低下に伴って空気中に水分が結露してバッテリモジュール１３の表面に付着する。この結露水が重力で下方に流れて冷却プレート１２に達すると、バッテリセル１４…の電極が冷却プレート１２に電気的に導通する地絡が発生する虞がある。

しかしながら本実施の形態によれば、伝熱シート２１の下方に配置された絶縁シート２２は、底壁部２２ａの外周から起立する側壁部２２ｂ…を備えてトレー状に形成されるため、その内部に結露水を保持して冷却プレート１２への流出を阻止し、地絡の発生を確実に阻止することができる。また絶縁シート２２は撥水性の素材で構成されているため、その表面に付着した結露水が独立した水滴状になることで、バッテリモジュール１３と冷却プレート１２とが電気的に導通するのを更に効果的に防止することができる。

以上、本発明の実施の形態を説明したが、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更を行うことが可能である。

例えば、伝熱シート２１は粘着性を有するものに限定されず、粘着性を有さないものであっても良い。伝熱シート２１が粘着性を有さない場合でも、位置決め孔２１ａを設けることで、その位置決めを容易かつ正確に行うことができる。

また伝熱シート２１を吸水性を有する多孔質の材料で構成することができる。この場合、地絡の発生を一層確実に防止することができる。

また位置決め孔２１ａの形状は実施の形態に限定されず、図１１に第２〜第４の実施の形態として示すように、種々の形状を採用することができる。何れの場合にも、位置決め孔２１ａは応力が集中しないように角部に丸みを持たせることが望ましい。

また実施の形態では位置決め孔２１ａを中間ホルダ１５の下部フランジ１５ｃに対向させているが、位置決め孔２１ａはバッテリモジュール１３の下面の何らかの目印になる部分に対向していれば良い。

また冷媒の種類は空気に限定されず水であっても良い。

１２冷却プレート
１３バッテリモジュール
１４バッテリセル
１４ａ冷却面
１５中間ホルダ（ホルダ）
１５ｃ下部フランジ（位置決め部）
１５ｄ突壁部
１６ｃ突壁部
２１伝熱シート
２１ａ位置決め孔

Claims

複数のバッテリセル（１４）を積層したバッテリモジュール（１３）の冷却面（１４ａ）と冷却プレート（１２）との間に圧力により変形可能な伝熱シート（２１）を挟持し、前記バッテリモジュール（１３）の熱を前記冷却面（１４ａ）から前記伝熱シート（２１）を介して前記冷却プレート（１２）に伝達することで冷却を行うバッテリの冷却構造において、
前記伝熱シート（２１）は、前記バッテリモジュール（１３）の冷却面（１４ａ）を目視可能にする位置決め孔（２１ａ）を備えることを特徴とするバッテリの冷却構造。
前記バッテリモジュール（１３）は前記複数のバッテリセル（１４）を間に挟持されたホルダ（１５）を備え、前記ホルダ（１５）は前記位置決め孔（２１ａ）に対向することを特徴とする、請求項１に記載のバッテリの冷却構造。
前記位置決め孔（２１ａ）の個数は複数個であることを特徴とする、請求項１または請求項２に記載のバッテリの冷却構造。
前記バッテリモジュール（１３）は前記冷却面（１４ａ）の周囲を囲んで前記冷却プレート（１２）側に突出する突壁部（１５ｄ，１６ｃ）を備えることを特徴とする、請求項１〜請求項３の何れか１項に記載のバッテリの冷却構造。
前記ホルダ（１５）は前記位置決め孔（２１ａ）の幅よりも狭い位置決め部（１５ｃ）を備え、前記位置決め孔（２１ａ）は前記位置決め部（１５ｃ）に沿って複数設けられることを特徴とする、請求項１〜請求項４の何れか１項に記載のバッテリの冷却構造。