JP2014093240A - 電池モジュール - Google Patents

Abstract

【課題】電池モジュールの大型化を抑制しつつ、温調部材との間の熱交換効率を向上させることにより、電池モジュールの温調性能の向上を図る。
【解決手段】ケースの内部空間には、ウォータジャケットとの接続面と対応する底面側の周壁部２０ｂから、単電池４０の端部である傾斜部４１ｃまでを満たす範囲に、熱伝導材が充填されており、これにより、熱伝導部材が構成されている。単電池４０の端部と、ウォータジャケットの接続面とを熱的に接続することとなるので、ケースの側壁部２０ａのみならず、熱伝導部材が新たな熱経路として存在することとなる。
【選択図】図１２

Description

本発明は、電池モジュールに関する。

従来より、ハイブリッド自動車又は電気自動車といった電動車に搭載されるバッテリとして、複数の電池モジュールを組み合わせて構成した組電池が知られている。個々の電池モジュールは、パッケージされた単電池を単独で又は複数積層した状態でケースに収容することにより構成されており、例えば単電池としては、リチウムイオン二次電池が用いられる。この類の電池モジュールでは、充放電特性を十分に発揮したり、性能劣化の促進を抑制したりする観点から、電池モジュールの温調を行うことが一般となっている。

例えば、特許文献１には、組電池を構成する個々の電池モジュールに対して温調を行う温調装置が開示されている。この組電池は、縦置き状態の電池モジュールを横方向に複数並べて構成されている。個々の電池モジュールには、隣り合う電池モジュールと面する側面側に伝熱フィンが配設されており、個々の伝熱フィンは、組電池の底面側に配設される伝熱基板にろうづけされている。

特開２００１−２３７０３号公報

しかしながら、特許文献１には、電池モジュールの側面側に、温調部材としての伝熱フィンを設けているため、積層方向に厚みが増すため、大型化を招くこととなる。特に、電池モジュールを積層した組電池では、積層数に応じて大型化が顕著となる。一方で、小型化の観点から伝熱フィンの薄肉化を行うと、放熱性能が著しく低下してしまうという問題がある。

本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、電池モジュールの大型化を抑制しつつ、温調部材との間の熱交換効率を向上させることにより、電池モジュールの温調性能の向上を図ることである。

かかる課題を解決するために、本発明は、加熱又は冷却を行う温調部材を熱的に接続可能な電池モジュールを提供する。この電池モジュールは、箱形状を備えるケースに、単電池を単独で又は複数積層した状態で収納しており、当該ケースの周壁部の少なくとも一部が温調部材との熱的な接続面となる。そして、ケースの内部空間には、接続面と対応する周壁部から、単電池の端部までを満たす範囲に、熱伝導材が充填されている。

本発明によれば、充填された熱伝導材の存在により、ケースの側壁部のみが熱経路となっているケースと比較して電池モジュールとウォータジャケットとの間の熱交換効率を向上させることができる。これにより、電池モジュールの大型化を抑制しつつ、電池モジュールの温調効率の向上を図ることができる。

第１の実施形態に係る電池モジュールが適用された組電池の構成を模式的に示す説明図 ウォータジャケットに接続される温調回路の説明図 単電池の構成を模式的に示す斜視図 第１の実施形態に係る電池モジュールの内部構造を模式的に示す説明図 電池モジュールの製造方法を概念的に示す説明図 熱伝導部材の変形例の一つを示す説明図 熱伝導部材の変形例の一つを示す説明図 熱伝導部材の変形例の一つを示す説明図 第２の実施形態に係る電池モジュールの内部構造を模式的に示す説明図 電池モジュールの製造方法を概念的に示す説明図 熱伝導部材の変形例の一つを示す説明図 熱伝導部材の変形例の一つを示す説明図 第３の実施形態に係る電池モジュールの内部構造を模式的に示す説明図 電池モジュールの製造方法を概念的に示す説明図 電池モジュールの変形例の一つを示す説明図 電池モジュールの変形例の一つを示す説明図

（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態に係る電池モジュール１０が適用された組電池１の構成を模式的に示す説明図である。この組電池１は、例えば電動モータの動力を用いて走行する電動車両（図示せず）の電源として用いられる。組電池１は、図示しないバッテリケースに収容された状態で、電動車両の車室の床下に配置されている。

組電池１は、複数の電池モジュール１０を電気的に接続して構成されている。個々の電池モジュール１０は、偏平な直方体形状を有しており、縦置き状態にてその厚み方向に積層されている。具体的には、個々の電池モジュール１０は、その長辺を車両の前後方向（Ｘ方向）に向け、車両の左右方向（Ｙ方向）に沿って積層されている。

積層された複数の電池モジュール１０の積層方向の両側には、エンドプレート２が積層されている。また、各電池モジュール１０の前面側及び後面側には、電池モジュール１０の積層方向（Ｙ方向）に延在する支持プレート３が配置されている。エンドプレート２及び支持プレート３により、電池モジュール１０同士の固定がなされるとともに、電池モジュール群のバッテリケースへの固定がなされる。

また、この組電池１は、当該組電池１、具体的には、個々の電池モジュール１０を加熱又は冷却するための温調装置５を備えている。例えば、温調装置５は、周囲の環境が高温な時、又は、充放電に伴う電池モジュール１０の発熱時には、冷却した温調用媒体と組電池１との間で熱交換を行うことで、組電池１を冷却する。また、温調装置５は、寒冷地といった周囲の環境が低温な時には、加熱した温調用媒体と組電池１との間で熱交換を行うことで、組電池１を加熱する。

温調装置５は、熱交換用の温調用媒体（例えば水）が通流するウォータジャケット６と、このウォータジャケット６と接続される温調回路２００（図２参照）とで構成されている。

ウォータジャケット６は、組電池１、具体的には、個々の電池モジュール１０と熱的に接続することで、当該電池モジュールを加熱又は冷却する温調部材である。ウォータジャケット６と個々の電池モジュール１０との熱的な接続は、バッテリケースの底面部の内側
にウォータジャケット６を配置し、そのウォータジャケット６の上に組電池１を載置することで、組電池１の底面側と直接的に接触する状態としてもよいし、バッテリケースの底面部の外側にウォータジャケット６を配置することで、当該バッテリケースを介した状態で行ってもよい。

ウォータジャケット６は、熱伝導性に優れるアルミニウムなどの材料から板状に形成されており、組電池１の底面側の外形形状と対応して矩形形状を有している。このウォータジャケット６の内部には、温調用冷媒が通流する内部流路が形成されており、この内部流路に温調用冷媒が流入する入口部７ａと、内部流路を流れた温調用冷媒が流出する出口部７ｂとには、それぞれ温調流路２００が接続されている。

図２は、ウォータジャケット６に接続される温調回路２００の説明図である。温調回路２００は、ウォータジャケット６の出口部７ｂから流出した温調用冷媒を、当該ウォータジャケット６の入口部へと循環させる閉回路である。ウォータジャケット６の入口部７ａ及び出口部７ｂと、温調回路２００とは、ゴムホース等によって連結される。これにより、車両振動によってウォータジャケット６と温調回路２００との間の距離が変化しても、各部位に力が作用しないようになっている。

温調回路２００は、低温媒体生成器２１０と、電気ヒータ２２０と、媒体温度センサ２３０と、ポンプ２４０と、これらを接続する温調用媒体通路２５０と、制御装置２６０と、電池温度センサ２７０とで構成される。この温調回路２００は、例えば車両用空調システム３００と組み合わせられて動作する。

低温媒体生成器２１０は、低温媒体生成器２１０に流入する車両用空調システム３００の冷媒と低温媒体生成器２１０に流入する温調用媒体との間で熱交換を行わせ、低温の温調用媒体を生成する熱交換器である。電気ヒータ２２０は、図示しない電源から電力の供給を受けて温調用媒体通路内を流れる温調用媒体を加熱し、高温の温調用媒体を生成するヒータである。媒体温度センサ２３０は、組電池１に供給される温調用媒体の温度を検出するセンサである。ポンプ２４０は、図示しない電源から電力の供給を受けて駆動され、組電池１から排出された温調用媒体を圧送し、温調回路２００からウォータジャケット６に温調用媒体を輸送するポンプである。電池温度センサ２７０は、組電池１の内部温度を検出するセンサである。

車両用空調システム３００は、コンプレッサ３１０と、コンデンサ３２０と、蒸発器３３０と、流路切換えバルブ３４０と、逆止弁３５０と、これらを接続する冷媒通路３６０とで構成される回路である。

コンプレッサ３１０は冷媒を圧縮するコンプレッサであり、圧縮された冷媒はコンデンサ３２０に送られる。コンデンサ３２０は、圧縮されて温度が上昇した冷媒と外気との間で熱交換を行わせて冷媒の温度を下げ、冷媒を液化させる熱交換器である。コンデンサ３２０には、外気をコンデンサ３２０に送り込むためのファン３２０ｆが隣接して設けられている。蒸発器３３０は、液化した冷媒と車内に導入される空気との間で熱交換を行わせ、低温の空気を作り出す熱交換器である。また、蒸発器３３０は、図示しない減圧機構を有している。車両用空調システム３００においては、別途ヒータ（不図示）によって作り出された高温の空気とこの低温の空気とを混合することで、所望の温度の空調用空気を作り出し、車室内に供給する。流路切換えバルブ３４０は、コンデンサ３２０で冷却・液化された冷媒を蒸発器３３０のみに送る状態、低温媒体生成器２１０のみに送る状態、蒸発器３３０及び低温媒体生成器２１０の両方に送る状態を切り換えるバルブである。逆止弁３５０は、低温媒体生成器２１０からコンプレッサ３１０への冷媒の流れのみを許容し、蒸発器３３０を通過した冷媒が低温媒体生成器２１０に流入するのを阻止するバルブであ
る。

制御装置２６０には、電池温度センサ２７０から入力される信号に基づき、組電池１の冷却・加温の要否を判断する。

具体的には、制御装置２６０は、組電池１を冷却する必要があると判断した場合は、流路切換えバルブ３４０を切り換え、冷媒が低温媒体生成器２１０（空調中は蒸発器３３０及び低温媒体生成器２１０）に供給されるようにする。これにより温調用媒体の温度が低下し、これをポンプ２４０で組電池１に供給することで組電池１を冷却する。このとき、制御装置２６０は、電気ヒータ２２０への通電は行わない。制御装置２６０は、媒体温度センサ２３０によって温調用媒体の温度を監視し、温調用媒体の温度が組電池１の冷却に適した温度に保たれるように、車両用空調システム３００の負荷をフィードバック制御する。車両用空調システム３００の負荷は車両用空調システム３００の制御装置（不図示）を介して調整される。

逆に、制御装置２６０は、組電池１を加温する必要があると判断した場合は、電気ヒータ２２０への通電を行い、温調用媒体を加温する。そして、加温した温調用媒体をポンプで組電池１に供給することによって、組電池１を加温する。このとき、制御装置２６０は、冷媒が低温媒体生成器２１０に流れない状態に流路切換えバルブ３４０を切り換える。制御装置２６０は、媒体温度センサ２３０によって温調用媒体の温度を監視し、温調用媒体の温度が組電池１の加温に適した温度に保たれるように、電気ヒータ２２０への通電をフィードバック制御する。

個々の電池モジュール１０は、ケース２０と、このケース２０内に収容されるセルユニット３０とを主体に構成されている（後述する図４参照）。なお、ケース２０と、セルユニット３０との間には、絶縁性を確保するために、シート状の絶縁体４７が配設されている（図４参照）。

ケース２０は、互いに向き合う面が開口された箱形状を有する一対の箱体２１で構成されており、一対の箱体２１は、開口側を互いに突き合わせた状態で、セルユニット３０を内部に収容する。この場合、個々の箱体２１において、隣り合う電池モジュール１０と向き合う面をなす平面部の中央領域は、内部に収容するセルユニット３０を両側から挟持するように、内側へと向けて凹状に窪んだ形状に加工されている。ケース２０の所定箇所からは、正極及び負極に対応する出力端子２２がそれぞれ外部に望むように露出させられている。

セルユニット３０は、複数の単電池４０を電気的に接続して構成されている。個々の単電池４０は、偏平形状を有し、その厚み方向に沿って積層されている。

図３は、単電池４０の構成を模式的に示す斜視図である。それぞれの単電池４０は、電極積層体（図示せず）と、この電極積層体を収容する外装部材４１とを主体に構成されている。単電池４０は、例えば、リチウムイオン二次電池としての適用が可能である。

電極積層体は、セパレータを介して正極板と負極板とが交互に積層されて構成されている。正極板は、シート状の正極集電体の両面又は片面に正極活物質を塗布したものであり、略矩形状に形成される。負極板は、シート状の負極集電体の両面又は片面に負極活物質を塗布したものであり、略矩形状に形成される。セパレータは、イオン透過性の絶縁層として機能するプレートであり、略矩形状に形成される。

外装部材４１は、一対の金属複合フィルム（例えば金属箔の両面に合成樹脂層を積層し
たラミネートフィルム）で構成されている。個々の金属複合フィルムは、外形が矩形状に設定されて、電極積層体よりも若干大きなサイズを有するシート状の部材であり、中央に凹部４１ａが形成されたカップ形状を有している。一対の金属複合フィルムは、互いの凹部４１ａによって形成される空間内に電解質ともに電極積層体を収容して、四辺に対応する周縁部４１ｂが溶着されることにより金属複合フィルムの外周が全域に亘りシールされている。このため、単電池４０の端部形状は、周縁部４１ｂと、その周縁部４１ｂの内側領域に位置して内容物の厚みに応じて傾斜する傾斜部４１ｃとで構成されている。

また、上記の各正極板は一方の電極タブである正極タブ４４にそれぞれ接続されており、同様に、各負極板は他方の電極タブである負極タブ４５にそれぞれ接続されている。例えば、正極タブ４４及び負極タブ４５は、外装部材４１における一方の短辺から外部へと導き出されている。

図４は、本実施形態に係る電池モジュール１０の内部構造を模式的に示す説明図である。セルユニット３０を収納するケース２０は、単電池４０の偏平面と向き合う側壁部２０ａ（上述した箱体２１の平面部に相当）と、この側壁部２０ａの周囲に接続されて単電池４０の厚み方向と対応する周壁部２０ｂとからなる箱形状を備えている。ここで、矩形枠形状の周壁部２０ｂのうち、車両の床面と向き合う底面側の周壁部２０ｂが、ウォータジャケット６との熱的な接続面となる。

本実施形態の特徴の一つとして、底面側の周壁部２０ｂと対応するケース２０の角部には、ケース２０の側壁部２０ａに沿って熱伝導部材５０が配設されており、熱伝導部材５０は、その側壁部２０ａと隣り合う単電池４０の端部である傾斜部４１ｃと接触するように設定されている。また、熱伝導部材５０は、ケース２０の長辺方向（紙面垂直方向）における単電池４０の長さと対応して、当該長辺方向へと延在して構成されている。

熱伝導部材５０は、ゲル状の熱伝導体５１と、棚部５２とを備えており、それぞれ所望の熱伝導性を備えている。ここで、棚部５２は、単電池４０の傾斜部４１ｃと接触するようにゲル状の熱伝導体５１を保持する構造体であり、ケース２０の角部に対して内側から取り付けられている。例えば、棚部５２は、単電池４０の厚み方向に対応する板厚を有してケース２０の長辺方向へと延在する板状構造を有しており、アルミニウムなどといった材料から形成されている。

図５は、電池モジュール１０の製造方法を概念的に示す説明図である。このような電池モジュール１０を製造する場合には、一対の箱体２１をそれぞれ用意する。そして、それぞれの箱体２１を対象として、ウォータジャケット６との熱的な接続面と対応するケース２０の角部に、側壁部２０ａと沿うように棚部５２を配設するとともに、その棚部５２の上面に所用の材料を塗布してゲル状の熱伝導体５１を設定する。この場合、ケース２０と、その内部に収納されるセルユニット３０との相互の大きさを考慮した上で、棚部５２の高さや、塗布量を設定する。そして、セルユニット３０を内部に収容しながら、開口側を互いに突き合わせるように一対の箱体２１を組み付けることにより、電池モジュール１０が完成する。この場合、棚部５２の高さや、塗布量が適切に設定されていることで、熱伝導部材５０は、最も外側に位置する単電池４０の傾斜部４１ｃと接触した状態でケース２０内に存在することとなる。

本実施形態に示すように、ケース２０に収納されたセルユニット３０は、ケース２０の側壁部２０ａの中央領域（内側へと向けて凹状に窪んだ領域）において挟持されているが、当該セルユニット３０の端部側には、ケース２０との間に隙間が存在している。すなわち、セルユニット３０の端部側に相当する周囲領域は空気と接している。そのため、例えば、電池モジュール１０の冷却といったシーンでは、セルユニット３０を構成する各単電
池４０において発生した熱は、セルユニット３０と接触する領域（中央領域）において当該側壁部２０ａへと移動し、その後、当該側壁部２０ａに沿って底面側の周壁部２０ｂ（ウォータジャケット６の接続面）へと移動する。このように、ケース２０の壁面を経由する関係上、熱伝導効率が低い状況となっている。また、ケース２０は、電池モジュール１０の軽量化といった観点からも板厚が薄く設定されているため、このような状況はより顕著となる。このような状況は、電池モジュール１０の加熱といったシーンでも同様に生じ得る。

この点、本実施形態によれば、底面側の周壁部２０ｂと対応するケース２０の角部には、ケース２０の側壁部２０ａに沿って熱伝導部材５０が配設されており、この熱伝導部材５０が、側壁部２０ａと隣り合う単電池４０の端部と接触している。これにより、当該単電池４０の端部とウォータジャケット６の接続面とを熱伝導部材５０が熱的に接続することとなるので、ケース２０の側壁部２０ａのみならず、熱伝導部材５０が新たな熱経路として存在することとなる。これにより、セルユニット３０において外側に位置する単電池４０について、熱の移動が促進される。また、外側に位置する単電池４０の熱の移動が促進されることで、中央に位置する単電池４０についても熱の移動が促進されることとなる。そのため、ケース２０の側壁部２０ｂのみが熱経路となっているケースと比較して電池モジュール１０とウォータジャケット６との間の熱交換効率を向上させることができる。また、熱伝導部材５０は、ケース２０内部の隙間に配設することができるので、熱伝導部材５０を外設して電池モジュール１０が大型化するといったこともない。これにより、電池モジュール１０の大型化を抑制しつつ、電池モジュール１０の温調効率の向上を図ることができる。

また、本実施形態において、単電池４０は、電池要素を内容物として外装部材４１の周縁部４１ｂが溶着されるとともに、この周縁部４１ｂの内側領域が内容物の厚みに応じて傾斜した傾斜部４１ｃを備えており、熱伝導部材５０は、傾斜部４１ｃと接触している。

かかる構成によれば、単電池４０の端部には、外装部材４１が溶着された周縁部４１ｂも含まれるが、熱源に相当する外装部材４１と直接的に接触することで、単電池４０と熱伝導部材５０との間で熱を効率的に移動させることができる。これにより、電池モジュール１０の温調効率の向上を図ることができる。

また、本実施形態において、熱伝導部材５０は、ゲル状の熱伝導体５１と、これを保持する棚部５２とを備えており、棚部５２は、熱伝導性を備える構造体であり、ケース２０の角部に対して内側から取り付けられている。

熱伝導部材５０は、これをゲル状の熱伝導体５１のみで構成することもできるが、ケース２０の角部にこれを配設する際には、所定の材料を手作業で塗布する必要がある。この場合、作業者の熟練度合いによっては、熱伝導部材５０を均一の高さに形成するが難しく、生産性を低下させたり、場合によっては、必要な接触状態を確保することができなかったりする。しかしながら、棚部５２を設けた場合には、これをガイドとして利用することができるので、熱伝導体５１を容易に塗布することができる。これにより、作業効率の向上を図ることができ、また、必要な接触状態を適切に得ることができる。さらに、棚部５２自身も熱伝導性を備えているため、単電池４０の端部とウォータジャケット６の接続面との熱的な接続を妨げることなく、ケース２０の側壁部２０ａを介して放熱するよりも温調効率の向上を図ることできる。

また、電池モジュール１０に外力が入力し、個々の単電池４０に振動が発生するような場合にも、ゲル状の熱伝導体５１がこれを吸収することができる。これにより、内部に収納される単電池４０の揺動が抑制されるとともに、単電池４０へ入力される反力を抑制し
、単電池４０の損傷等を抑制することができる。

なお、本実施形態に係る熱伝導部材５０の構成は、以下に示すような変更した形態であってもよい。

図６は、熱伝導部材５０の変形例の一つを示す説明図である。同図に示すように、熱伝導部材５０は、ゲル状の熱伝導体５１と、これを保持する棚部５２とで構成されている。この場合、棚部５２は、ゲル状の熱伝導体５１を保持する部位の面形状が、その熱伝導体５１と接触する単電池４０の傾斜部４１ｃと対応した傾斜形状に設定されている。

かかる構成によれば、棚部５２と、傾斜部４１ｃとの間に、平行な空間が広く形成されるので、それらの間では、ゲル状の熱伝導体５１を一定な厚み状態で保持することできる。このため、ゲル状の熱伝導体５１が、棚部５２及び傾斜部４１ｃに対して広く面的な接触状態を確保することできる。これにより、棚部５２と、傾斜部４１ｃとの間の熱的な接続状態を良好に確保することができる。

図７は、熱伝導部材５０の変形例の一つを示す説明図である。同図に示すように、熱伝導部材５０は、ケース２０の側壁部２０ａと、底面側の周壁部２０ｂ（ウォータジャケット６の接続面）との２面を含むように設定されている。

かかる構成によれば、熱伝導部材５０と、ウォータジャケット６の接続面との接触面積が拡大されるので、両者の間でより積極的に熱交換を行うことができる。これにより、電池モジュール１０とウォータジャケット６との間の熱交換効率を向上させることができるので、電池モジュール１０の温調効率の向上を図ることできる。

図８は、熱伝導部材５０の変形例の一つを示す説明図である。同図に示すように、棚部５２は、ケース２０の側壁部２０ａを内側へと形状変形させるとともに、熱伝導性を備える構造体５３をケース２０の角部に外側から取り付けることにより構成している。この構造体５３は、例えば、アルミニウムなどで形成することができ、例えば単電池４０の厚み方向に板厚を有してケース２０の長辺方向へと延在する板状の部材で構成することができる。

かかる構成によれば、ケース２０の側壁部の形状を利用することで、ゲル状の熱伝導体５１を容易に保持することができる。また、構造体５３を外側に取り付けることで、ケース２０の側壁部２０ａ以外にも熱伝導経路が確保されているので、熱伝導効率が向上する。これにより、電池モジュール１０とウォータジャケット６との間の熱交換効率を向上させることができるので、電池モジュール１０の温調効率の向上を図ることできる。

（第２の実施形態）
図９は、第２の実施形態に係る電池モジュール１０の内部構造を模式的に示す説明図である。この第２の実施形態に係る電池モジュール１０が、第１の実施形態のそれと相違する点は、熱伝導部材の形態である。以下、第１の実施形態との相違点を中心に説明を行うこととし、重複する説明については省略する。

本実施形態では、第１の実施形態に示す熱伝導部材５０に換えて、熱伝導部材６０が用いられている。この熱伝導部材６０は、ウォータジャケット６の接続面と対応する底面側の周壁部２０ｂに配設されており、ケース２０とセルユニット３０との間隙に装着されている。そして、熱伝導部材６０は、それぞれの先端部がセルユニット３０をなす各単電池４０の端部である傾斜部４１ｃとそれぞれ接触する櫛歯形状を備えている。

具体的には、熱伝導部材６０において、両側に位置する櫛歯状の先端部のそれぞれは、最も外側に位置する単電池４０の外側の傾斜部４１ｃと接触する。また、それよりも内側に位置する櫛歯状の先端部のそれぞれは、隣り合う単電池４０をペアとする互いに向き合う傾斜部４１ｃとそれぞれ接触する。このため、熱伝導部材６０では、櫛歯状の先端部の数が、積層された単電池４０の数よりも一つ多い数に設定されている。

この熱伝導部材６０は、熱伝導性を備える櫛歯形状の基部６１と、この基部６１の先端部にそれぞれ設けられたゲル状の熱伝導体６２とで構成されている。基部６１は、例えばアルミニウムなどの材料を用いて形成することができる。また、ゲル状の熱伝導体６２を保持する各先端部の面形状は、曲面形状に設定されており、単電池４０の傾斜部４１ｃとの接触面積を多く得ることができるように工夫されている。また、基部６１の底面側には、ゲル状の熱伝導体６３がシート状に配設されており、この熱伝導体６３は、基部６１と底面側の周壁部２０ｂとの間の熱伝導とともに緩衝材としての機能を担っている。

図１０は、電池モジュール１０の製造方法を概念的に示す説明図である。このような電池モジュール１０を製造する場合には、セルユニット３０に対して、熱伝導部材６０の櫛歯状の先端を個々の単電池４０の隙間に嵌め込むように装着する。そして、熱伝導部材６０を備えるセルユニット３０を内部に収容して、開口側を互いに突き合わせるように一対の箱体２１を組み付けることにより、電池モジュール１０が完成する。この場合、基部６１の高さや、ゲル状の熱伝導体６２の塗布量が適切に設定されていることで、熱伝導部材６０における櫛歯状の先端部が単電池４０の傾斜部４１ｃのそれぞれと接触した状態で、ケース２０内に存在することとなる。

このように本実施形態によれば、熱伝導部材６０が、ウォータジャケット６の接続面と対応する底面側の周壁部２０ｂに配設されて、当該周壁部２０ｂとセルユニット３０との間隙に装着されている。そして、熱伝導部材６０は、それぞれの先端部が各単電池４０の端部と接触する櫛歯形状を備えている。これにより、熱伝導部材６０が、単電池４０の端部と、ウォータジャケット６の接続面とを熱的に接続することとなるので、ケース２０の側壁部２０ａのみならず、熱伝導部材６０が新たな熱経路として存在することとなる。そして、セルユニット３０をなす各単電池４０について、熱の移動が促進される。そのため、ケース２０の側壁部２０ｂのみが熱経路となっているケースと比較して電池モジュール１０とウォータジャケット６との間の熱交換効率を向上させることができる。また、熱伝導部材６０は、ケース２０内部の隙間に配設することができるので、熱伝導部材６０を外設して電池モジュール１０が大型化するといったこともない。これにより、電池モジュール１０の大型化を抑制しつつ、電池モジュール１０の温調効率の向上を図ることができる。

また、本実施形態において、熱伝導部材６０は、熱伝導性を備える櫛歯形状の基部６１と、基部６１の先端部にそれぞれ設けられたゲル状の熱伝導体６２とで構成されている。

かかる構成によれば、セルユニット３０を構成する個々の単電池４０の寸法や形状に多少のばらつきがある場合であっても、ゲル状の熱伝導体６２の弾性作用にて、当該バラツキを吸収することができるので、熱伝導部材６０と各単電池４０の端部との接触状態を良好に維持することができる。これにより、単電池４０のばらつきに伴う熱伝導効率の低下を抑制することができる。

また、電池モジュール１０に外力が入力し、個々の単電池４０に振動が発生するような場合にも、ゲル状の熱伝導体５１がこれを吸収することができる。これにより、内部に収納される単電池４０の揺動が抑制されるとともに、単電池４０へ入力される反力を抑制し、単電池４０の損傷等を抑制することができる。

なお、本実施形態に係る熱伝導部材６０の構成は、以下に示すような変更した形態であってもよい。

図１１は、熱伝導部材６０の変形例の一つを示す説明図である。同図に示すように、熱伝導部材６０を構成する櫛歯状の基部６１は、ゲル状の熱伝導体６２を保持する各先端部の面形状が、単電池４０の傾斜部４１ｃと対応した傾斜形状に設定されている。

かかる構成によれば、櫛歯状の基部６１の各先端部と、単電池４０の傾斜部４１ｃとの間に、平行な空間が広く形成されるので、それらの間では、ゲル状の熱伝導体６２を一定な厚み状態で保持することできる。このため、ゲル状の熱伝導体６２が、基部６１の各先端部と単電池４０の傾斜部４１ｃとに対して広く面的な接触状態を確保することできる。これにより、ゲル状の熱伝導体６２と、単電池４０の傾斜部４１ｃとの間の熱的な接続状態を良好に確保することができる。

図１２は、熱伝導部材６０の変形例の一つを示す説明図である。同図に示すように、熱伝導部材６０は、例えばゲル状の熱伝導体６４で構成されており、その全部を弾性体で構成してもよい。この場合、熱伝導部材６０は、隣り合う単電池４０同士の間隙に合わせた形状として、当該空隙と嵌り合うような形状に設定することが好ましい。

かかる構成によれば、熱伝導部材６０を、隣り合う単電池４０同士の間隙を満たすような形状に設定することができる。これにより、熱伝導効率を高めることができる。

また、電池モジュール１０に外力が入力し、個々の単電池４０に振動が発生するような場合にも、ゲル状の熱伝導体５１がこれを吸収することができる。これにより、内部に収納される単電池４０の揺動が抑制されるとともに、単電池４０へ入力される反力を抑制し、単電池４０の損傷等を抑制することができる。

さらに、熱伝導部材６０が弾性力を備えているので、セルユニット３０の端部の隙間に入りこむことで、単電池４０の周縁部４１ｂを圧することとなる。これにより、単電池４０における周縁部４１ｂのシール性を高めることができる。

（第３の実施形態）
図１３は、第３の実施形態に係る電池モジュール１０の内部構造を模式的に示す説明図である。この第３の実施形態に係る電池モジュール１０が、第１の実施形態のそれと相違する点は、熱伝導部材の形態である。以下、第１の実施形態との相違点を中心に説明を行うこととし、重複する説明については省略する。

本実施形態では、第１の実施形態に示す熱伝導部材５０に換えて、熱伝導部材７０が用いられている。この熱伝導部材７０は、ケース２０の内部空間を熱伝導材で充填することにより形成されている。この熱伝導材は、ウォータジャケット６との接続面と対応する底面側の周壁部２０ｂから、単電池４０の端部である傾斜部４１ｃまでを満たす範囲に充填されている。

図１４は、電池モジュール１０の製造方法を概念的に示す説明図である。このような電池モジュール１０を製造する場合には、セルユニット３０を内部に収容して、開口側を互いに突き合わせるように一対の箱体２１を組み付けることにより、電池モジュール１０が作成する。また、底面側の周壁部２０ｂには、一対の箱体２１にそれぞれ隙間を設定しておくことで、開口２０ｃが形成されている。そして、電池モジュール１０の底面側を、熱伝導性を備える熱伝導材Ｗが貯留された容器内に浸漬する。これにより、熱伝導材Ｗが、
開口２０ｃより、ケース２０の内部に進入し、その内部空間に熱伝導材Ｗを充填させることができる。この場合、電池モジュール１０を浸漬する深さを適切に調整することで、底面側の周壁部２０ｂから、単電池４０の端部である傾斜部４１ｃまでを満たす範囲に、熱伝導材Ｗが充填されることとなる。

このように本実施形態によれば、ケース２０の内部空間には、ウォータジャケット６との接続面と対応する底面側の周壁部２０ｂから、単電池４０の端部である傾斜部４１ｃまでを満たす範囲に、熱伝導材が充填されており、これにより、熱伝導部材７０が構成されている。

かかる構成によれば、単電池４０の端部と、ウォータジャケット６の接続面とを熱的に接続することとなるので、ケース２０の側壁部２０ａのみならず、熱伝導部材５０が新たな熱経路として存在することとなる。そして、セルユニット３０をなす各単電池４０について、熱の移動が促進される。そのため、ケース２０の側壁部２０ｂのみが熱経路となっているケースと比較して電池モジュール１０とウォータジャケット６との間の熱交換効率を向上させることができる。また、熱伝導部材７０は、ケース２０の内部に充填されているので、熱伝導部材７０を外設して電池モジュール１０が大型化するといったこともない。これにより、電池モジュール１０の大型化を抑制しつつ、電池モジュール１０の温調効率の向上を図ることができる。さらに、単電池４０における周縁部４１ｂが熱伝導材によって封止されているので、単電池４０の外装部材４１のシール性を高めることができる。

また、本実施形態において、ケース２０は、底面側の周壁部２０ｂに開口２０ｃを備えている。これにより、貯留された状態の熱伝導材Ｗへと電池モジュール１０を浸漬することで、その内部に熱伝導材を充填することができる。これにより、熱伝導部材７０を容易に設定することができる。

なお、図１５に示すように、ケース２０における底面側の周壁部２０ｂは、単一の開口２０ｃを設けるに限らず、複数の開口２０ｃをスリット状に設けてもよい。これにより、貯留された状態の熱伝導材Ｗを、電池モジュール１０のケース２０の内部に充填しやすくなるので、製造作業の効率化を図ることができる。なお、開口２０ｃは、周壁部２０ｂに設ける以外にも、熱伝導材Ｗが所望の範囲で充填される限り、側壁部２０ａに設けてもよい。

また、図１６に示すように、セルユニット３０をなす個々の単電池４０は、外装部材４１のシール性の向上の観点から、周縁部４１ｃの外周部分に、シール部材４８を備えていてもよい（第１の実施形態及び第２の実施形態においても同様）。もっとも、本実施形態によれば、単電池４０における周縁部４１ｂが充填された熱伝導材によって封止されているので、シール部材４８の有無に拘わらず、シール性の向上を図ることができる。

なお、上述した各実施形態では、周壁部の一部が温調部材との熱的に接続面となるケースに対する、熱伝導部材の配設方法をそれぞれ例示した。しかしながら、当該熱伝導部材が新たな熱経路となり、当該接続面への熱の移動を促進することができればよく、熱伝導部材は、ケースの内部に配設されて、接続面側に存する単電池の端部とケースの内面との間を接続すれば足りる。例えば、熱伝導部材は、ケースの側壁面と単電池４０との間に配設されていてもよい。これにより、ケースの側壁部のみが熱経路となっているケースと比較して電池モジュールと温調部材との間の熱交換効率を向上させることができる。そのため、電池モジュールの大型化を抑制しつつ、電池モジュールの温調効率の向上を図ることができる。

以上、本発明の実施形態にかかる電池モジュール及びこれらの複合体である組電池につ
いて説明したが、本発明は上述した実施形態に限定されることなく、その発明の範囲内において種々の変形が可能であることはいうまでもない。電池モジュール及び組電池の適用は、電動車両に限らず、電動モータと内燃エンジンとを動力源として走行するハイブリッド駆動車両や、燃料電池が発生する電力で駆動される電動モータを動力源として走行する燃料電池車両であってもよい。また、当該電池モジュール及び組電池は、車両以外に適用されるものであってもよい。セルユニットを一つの単電池で実現してもよい。また、床面に配置される電池モジュールに対して、温調部材の配置を底面側に設定しているが、これに限定されず、電池モジュールにおえる他の周壁面（上面側、前面側、後面側）に配置した場合であっても、その温調部材との熱的な接続面に対応して、本発明に係る熱伝導部材を設定することができる。

１ 組電池
５ 温調装置
６ ウォータジャケット
１０ 電池モジュール
２０ ケース
２０ａ 側壁部
２１ｂ 周壁部
２０ｃ 開口
３０ セルユニット
４０ 単電池
４１ 外装部材
４１ｂ 周縁部
４１ｃ 傾斜部
４８ シール部材
５０ 熱伝導部材
５１ ゲル状の熱伝導体
５２ 棚部
６０ 熱伝導部材
６１ 基部
６２ ゲル状の熱伝導体
６３ ゲル状の熱伝導体
６４ ゲル状の熱伝導体
７０ 熱伝導部材
２００ 温調回路

Claims (3)

1. 加熱又は冷却を行う温調部材を熱的に接続可能な電池モジュールにおいて、
   扁平状の単電池と、
   前記単電池の偏平面と向き合う側壁部と、前記側壁部の周囲に接続されて前記単電池の厚み方向と対応する周壁部とからなる箱形状を備えて、前記単電池を単独で又は複数積層した状態で内部に収納するとともに、前記周壁部の少なくとも一部が前記温調部材との熱的な接続面となる箱状のケースと、を有し、
   前記ケースの内部空間には、前記接続面と対応する前記周壁部から、前記単電池の端部までを満たす範囲に、熱伝導材が充填されていることを特徴とする電池モジュール。
2. 前記ケースは、前記接続面と対応する前記周壁部に開口を備えることを特徴とする請求項１に記載された電池モジュール。
3. 前記ケースは、前記接続面と対応する前記周壁部に複数の開口をスリット状に備えることを特徴とする請求項１に記載された電池モジュール。

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