JP2015228286A - 電池モジュール - Google Patents

Abstract

【課題】複数の二次電池をケースに収容する場合に各々の二次電池の温度が均一になるように放熱する。【解決手段】第１熱伝導部材７０は、熱伝導部材を成形してなるとともに、二次電池２がそれぞれ挿入される複数の挿入孔７１を有している。第２熱伝導部材Ｈは、複数の二次電池２の間に溶融状態で充填されて固化した熱伝導性を有する樹脂である。【選択図】図２

Description

本発明は、例えば電気自動車等に搭載される電池モジュールに関するものである。

従来より、例えば高電圧が要求される電気自動車の走行用バッテリは、多数の二次電池をケースに収容して接続することでモジュール化されている（例えば特許文献１参照）。特許文献１の電池モジュールは、並んでいる二次電池の間にヒートパイプが収容されている。また、二次電池の間には、溶融樹脂が流し込まれて固化している。

実開昭６１−１１４７６７号公報

ところで、二次電池は充電時や放電時に熱を発生する。特許文献１のようにヒートパイプを設けて放熱性を高める方法があるが、電気自動車用バッテリのように多数の二次電池が１つのケースに収容されている場合には、必要なヒートパイプの本数が膨大な数となり、組付工数を含めた製造コストが高騰するという問題がある。

そこで、ヒートパイプを間引いて配設することでヒートパイプの本数を削減する方法が考えられるが、このようにした場合には、ヒートパイプが存在しない部分ができることになり、この部分で二次電池の温度が上昇してしまう恐れがある。つまり、複数の二次電池の温度にばらつきが生じることになり、二次電池の寿命に悪影響を与える恐れがある。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、複数の二次電池をケースに収容する場合に各々の二次電池の温度が均一になるように放熱することにある。

上記目的を達成するために、本発明では、二次電池が挿入される複数の挿入孔を有する第１熱伝導部材と、溶融状態で二次電池間に充填されて固化した熱伝導性を有する樹脂からなる第２熱伝導部材とをケースに収容した。

第１の発明は、
複数の二次電池と、
上記二次電池を収容するケースと、
上記ケース内に収容される第１熱伝導部材及び第２熱伝導部材とを備えた電池モジュールにおいて、
上記第１熱伝導部材は、熱伝導性を有する部材を成形してなるとともに、上記二次電池がそれぞれ挿入される複数の挿入孔を有しており、
上記第２熱伝導部材は、複数の上記二次電池の間に溶融状態で充填されて固化した熱伝導性を有する樹脂であることを特徴とする。

この構成によれば、二次電池が第１熱伝導部材の挿入孔に挿入されているので、二次電池の熱が第１熱伝導部材に伝達する。第１熱伝導部材には複数の挿入孔が形成されているので、第１熱伝導部材の数が二次電池の数よりも少なくても、複数の二次電池の放熱が行える。また、第２熱伝導部材は二次電池の間に充填されているので、複数の二次電池の熱が第２熱伝導部材に伝達する。これらのことにより、各々の二次電池の温度が均一になるように放熱される。

第２の発明は、第１の発明において、
上記第１熱伝導部材と上記第２熱伝導部材とは接触していることを特徴とする。

この構成によれば、第１熱伝導部材と第２熱伝導部材との間で熱の伝達が行われることになるので、各々の二次電池の温度がより一層均一化する。

第３の発明は、第１または２の発明において、
上記第１熱伝導部材と上記第２熱伝導部材とのいずれか一方または両方が上記ケースに接触していることを特徴とする。

この構成によれば、第１熱伝導部材や第２熱伝導部材の熱がケースに伝達し、ケースからも放熱することが可能になる。

第１の発明によれば、二次電池が挿入される複数の挿入孔を有する第１熱伝導部材と、溶融状態で二次電池の間に充填されて固化した熱伝導性を有する樹脂からなる第２熱伝導部材とをケースに収容したので、各々の二次電池の温度が均一になるように放熱できる。

第２の発明によれば、第１熱伝導部材と第２熱伝導部材と接触させたので、各々の二次電池の温度をより一層均一化することができる。

第３の発明によれば、第１熱伝導部材と第２熱伝導部材とのいずれか一方または両方がケースに接触しているので、二次電池の熱をケースからも放熱することができ、二次電池の寿命を長くすることができる。

本発明の実施形態に係る電池モジュールをベースプレートに載置した状態の斜視図である。 図１におけるII−II線断面図である。 図１におけるIII−III線断面図である。 ベースプレートの斜視図である。 正極側バスバー及び負極側バスバーが組み付けられた内側ケースを正極側から見た斜視図である。 正極側バスバー及び負極側バスバーが組み付けられた内側ケースを負極側から見た斜視図である。 正極側バスバー及び負極側バスバーを取り外した状態の内側ケースの斜視図である。 下部外側ケース構成部材を上方から見た斜視図である。 下部外側ケース構成部材を下方から見た斜視図である。 第１熱伝導部材の平面図である。 第１熱伝導部材の斜視図である。 上部外側ケース構成部材を上方から見た斜視図である。 上部外側ケース構成部材を下方から見た斜視図である。 下部内側ケース構成部材を上方から見た斜視図である。 下部内側ケース構成部材を下方から見た斜視図である。 二次電池、第１熱伝導部材及び第２熱伝導部材が収容された下部内側ケース構成部材の平面図である。 二次電池が収容された下部内側ケース構成部材の平面図である。 二次電池が収容された下部内側ケース構成部材の斜視図であり、溶融樹脂材のディスペンサーノズルの配置を示す図である。 上部内側ケース構成部材を上方から見た斜視図である。 上部内側ケース構成部材を下方から見た斜視図である。 正極側バスバーを上方から見た斜視図である。 実施形態の変形例に係る図２相当図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。尚、以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物或いはその用途を制限することを意図するものではない。

図１は、本発明の実施形態に係る電池モジュール１を示すものである。電池モジュール１は、例えば電気自動車やハイブリット自動車（プラグインハイブリッド自動車を含む）等の車両に搭載されて走行用モーター等に電力を供給するためのものである。尚、電池モジュール１は、例えば、電動フォークリフト等の車両に搭載することもできるし、電動式の船舶等に搭載することもできる。

電池モジュール１は、多数の二次電池２（図２、図３等に示す）と、二次電池２を収容する内側ケースＡと、内側ケースＡを収容する外側ケースＢと、二次電池２の正極端子に接続される正極側バスバーＣ（図５、図６に示す）と、二次電池２の負極端子に接続される負極側バスバーＤ（図５、図６に示す）と、ベースプレート（放熱部材）７（図４に示す）とを備えている。二次電池２は、例えばリチウムイオン電池等であり、この実施形態では円柱形状をなしている。二次電池２の正極端子は長手方向の一端部に設けられ、負極端子は他端部に設けられている。

尚、図１では、二次電池２、内側ケースＡ、外側ケースＢ、正極側バスバーＣ及び負極側バスバーＤからなるユニットＹを１つだけ備えている場合について図示しているが、このユニットＹを水平方向に並ぶように複数備えた構成とすることもできる。

図４に示すように、ベースプレート７は、平面視で略長方形の板状をなして略水平に延びる姿勢で配設され、二次電池２から発生する熱を放熱するためのヒートシンクである。図１〜図３に示すように、ベースプレート７の表面（上面）には、外側ケースＢの下面が接触した状態で配置されるようになっており、このときのユニットＹの長手方向はベースプレート７の短辺方向と一致している。ベースプレート７の表面には、複数のユニットＹをベースプレート７の長手方向に並べて配置してもよい。

ベースプレート７の裏面（下面）には、ベースプレート７の長手方向に延びる多数のフィン７ａがベースプレート７の短辺方向に互いに間隔をあけて形成されている。隣り合うフィン７ａ、７ａの間の空間は、冷却風が流通可能な冷却風通路７ｂとされている。この冷却風通路７ｂは、フィン７ａの長手方向に沿って延びている。冷却風通路７ｂの両端は開放されている。冷却風通路７ｂには外部から冷却風を送給することもできる。

ベースプレート７の表面には、長手方向に延びる両端部近傍にそれぞれ段部７ｃ、７ｃが形成されている。各段部７ｃはベースプレート７の長手方向に延びている。

また、ベースプレート７には複数のスリット状貫通孔７ｄ、７ｄ、…が該ベースプレート７を表裏方向（上下方向）に貫通するように形成されている。各スリット状貫通孔７ｄは、ベースプレート７の長手方向に長く延びている。スリット状貫通孔７ｄ、７ｄ、…は、フィン７ａ、７ａの間に位置しており、従って、ベースプレート７のフィン７ａ、７ａが並ぶ方向に互いに間隔をあけて配置される。また、スリット状貫通孔７ｄ、７ｄ、…は、ベースプレート７の長手方向に互いに間隔をあけて配置される。尚、スリット状貫通孔７ｄの代わりに、円形や多角形の貫通孔を形成してもよい。スリット状貫通孔７ｄの数は任意に設定できる。

ベースプレート７には複数の円形貫通孔７ｄ、７ｄ、…が該ベースプレート７を表裏方向に貫通するように形成されている。円形貫通孔７ｄ、７ｄ、…は、ベースプレート７においてスリット状貫通孔７ｄが形成された領域よりも外側の領域において、ベースプレート７の長手方向に互いに間隔をあけて配置される。円形貫通孔７ｄには、後述する外側ケースＢの円柱状の位置決め部（突出部）６５が挿入される。図２に示すように位置決め部６５は冷却風通路７ｂに突出するようになっている。また、この位置決め部６５は、円形貫通孔７ｄに挿入された状態で円形貫通孔７ｄの周縁部に接触して外側ケースＢをベースプレート７に対して位置決めすることができるものである。

尚、図示しないが、ベースプレート７の内部に冷却風通路を形成してもよい。また、ベースプレート７の内部に冷媒が流通する冷媒通路を形成し、外部から冷媒の給排が可能となるように構成することもできる。

図２、３等に示すように、内側ケースＡは、上下方向に分割された上部内側ケース構成部材３０と、下部内側ケース構成部材４０とを有している。また、外側ケースＢは、内側ケースＡの同方向（上下方向）に分割された上部外側ケース構成部材５０と、下部外側ケース構成部材６０とを有している。そして、正極側バスバーＣ及び負極側バスバーＤは、図５及び図６に示すように内側ケースＡの外側に組み付けられ、図２や図３に示すように内側ケースＡと共に外側ケースＢに収容されている。

図１に示すように外側ケースＢは略直方体であり、分割部位は上下方向の中央部である。上部外側ケース構成部材５０及び下部外側ケース構成部材６０は共に絶縁性を有する樹脂材を射出成形してなるものである。

図８に示すように下部外側ケース構成部材６０は、上方に開放した箱形に形成されており、平面視で略矩形の底壁部６１と、底壁部６１の周縁部から上方へ延びる周壁部６２とを備えている。図９に示すように、底壁部６１の下面には、４つの位置決め部６５が下方へ突出するように形成されている。位置決め部６５は、断面が円形であり、底壁部６１の４つの角部近傍にそれぞれ配置されている。

尚、図示しないが、例えばベースプレート７に突部を形成し、下部外側ケース構成部材６０の底壁部６１に係合部としての凹部または孔部を形成してもよい。この場合、ベースプレート７の突部を下部外側ケース構成部材６０の凹部または孔部に挿入して係合させることができる。また、係合部としては、例えば凹部、孔部、突部等を組み合わせて設けることもできる。

下部外側ケース構成部材６０の周壁部６２のうち、長手方向に延びる側壁部６２ａ、６２ａには、上方に開放する切欠部６２ｂがそれぞれ形成されている。また、側壁部６２ａの切欠部６２ｂよりも下側には、複数の係合孔６２ｃが貫通するように形成されている。この係合孔６２ｃには、後述する内側ケースＡに設けられた爪部４１ｈが係合するようになっている。

下部外側ケース構成部材６０の周壁部６２のうち、端壁部６２ｄ、６２ｄには、上方に開放する切欠部６２ｅがそれぞれ形成されている。また、端壁部６２ｄにおける切欠部６２ｅの両側方には、係合孔６２ｆがそれぞれ貫通するように形成されている。この係合孔６２ｆには、後述する内側ケースＡに設けられた爪部４１ｉが係合するようになっている。さらに、両端壁部６２ｄ、６２ｄには、それぞれ切欠部６２ｅの周縁部に沿うように延びるリブ６４が下部外側ケース構成部材６０の外方へ突出するように形成されている。

図１２及び図１３に示すように上部外側ケース構成部材５０は、下方に開放した箱形に形成されており、平面視で略矩形の上壁部５１と、上壁部５１の周縁部から下方へ延びる周壁部５２とを備えている。上壁部５１の上面には、４つの突部５５が上方へ突出するように形成されている。突部５５は、断面が円形であり、上壁部５１の４つの角部近傍にそれぞれ配置されている。

上部外側ケース構成部材５０の周壁部５２のうち、長手方向に延びる側壁部５２ａ、５２ａには、下方に開放する切欠部５２ｂがそれぞれ形成されている。この上部外側ケース構成部材５０の切欠部５２ｂの開放部分は、上記下部外側ケース構成部材６０の切欠部６２ｂの開放部分と一致するようになっており、上部外側ケース構成部材５０と下部外側ケース構成部材６０とを組み合わせた状態で、切欠部５２ｂと切欠部６２ｂとで外側ケースＢの両側壁部に冷却風の流通が可能な通風口としての開口部１ａ（図１にのみ示す）がそれぞれ開口することになる。

また、上部外側ケース構成部材５０の側壁部５２ａの切欠部５２ｂよりも上側には、複数の係合孔５２ｃが貫通するように形成されている。この係合孔５２ｃには、後述する内側ケースＡに設けられた爪部３１ｈが係合するようになっている。

上部外側ケース構成部材５０の周壁部５２のうち、端壁部５２ｄ、５２ｄには、上方に開放する切欠部５２ｅがそれぞれ形成されている。この上部外側ケース構成部材５０の切欠部５２ｅの開放部分は、上記下部外側ケース構成部材６０の切欠部６２ｅの開放部分と一致するようになっており、上部外側ケース構成部材５０と下部外側ケース構成部材６０とを組み合わせた状態で、切欠部５２ｅと切欠部６２ｅとで外側ケースＢの両端壁部に開口部１ｂ（図１にのみ示す）がそれぞれ形成されることになる。

また、上部外側ケース構成部材５０の端壁部５２ｄにおける切欠部５２ｅの両側方には、係合孔５２ｆがそれぞれ貫通するように形成されている。この係合孔５２ｆには、後述する内側ケースＡに設けられた爪部３１ｉが係合するようになっている。

図１２に示すように、上部外側ケース構成部材５０の一方の端壁部５２ｄには、正極側であることを示す正極マーク５３が設けられている。さらに、両端壁部５２ｄ、５２ｄには、それぞれ切欠部５２ｅの周縁部に沿うように延びるリブ５４が上部外側ケース構成部材５０の外方へ突出するように形成されている。

図２及び図３に示すように、内側ケースＡの電池収容用凹部３１の底壁部３１ｂと外側ケースＢの上壁部５１との間には、異常時に二次電池２から排出されたガスを外側ケースＢの外部に導出するガス導出通路Ｒが形成されている。すなわち、図示しないが、二次電池２は異常時にガスを排出する排出弁が正極端子側に設けられている。二次電池２は、正極端子が上に位置するように配置されており、従って、異常時には二次電池２の上部からガスが排出されてガス導出通路Ｒに流出する。

ガス導出通路Ｒは外側ケースＢの長手方向に延びるように形成されている。ガス導出通路Ｒの両端部は、上部外側ケース構成部材５０の両端壁部５２ｄ、５２ｄの上部に形成された開口部５２ｇ、５２ｇに連通していて外側ケースＢの外部に常時開放されている。開口部５２ｇは、端壁部５２ｄの幅方向両端近傍に亘る細長い形状とされており、ガスを排出するのに十分な開口面積を持っている。

図６、図７に示すように内側ケースＡは外側ケースＢと同方向に長い形状を有しており、分割部位は上下方向の中央部である。上部内側ケース構成部材３０及び下部内側ケース構成部材４０は共に絶縁性を有する樹脂材を射出成形してなるものである。

図１４に示すように下部内側ケース構成部材４０は、上方に開放した箱形に形成されており、多数の電池収容用凹部４１を有する底壁部４２と、底壁部４２の周縁部から上方へ延びる周壁部４３とを備えている。この実施形態では、電池収容用凹部４１は内側ケースＡの長手方向に並ぶとともに、幅方向にも並ぶように配置されており、それぞれに二次電池２の略下半部（負極端子側）が挿入された状態で嵌まり、これにより二次電池２が保持されるようになっている。

各電池収容用凹部４１の周壁部４１ａは、略円筒状に形成されている。隣接する電池収容用凹部４１の周壁部４１ａは共通化されて隣り合う二次電池２の隙間を極小化している。図１５に示すように、隣接する電池収容用凹部４１の底壁部４１ｂは連続するように形成されている。

各電池収容用凹部４１の周壁部４１ａには、該電池収容用凹部４１の深さ方向に延びる周壁スリット４１ｃが形成されている。また、各電池収容用凹部４１の底壁部４１ｂには、周壁スリット４１ｃに連続して電池収容用凹部４１の径方向に延びる底壁スリット４１ｄが形成されている。内側ケースＡの長手方向に並ぶ電池収容用凹部４１、４１、…の底壁スリット４１ｄは全て連続するように形成されている。従って、下部内側ケース構成部材４０の底壁部４２では、底壁スリット４１ｄとが下部内側ケース構成部材４０の長手方向に延びるスリットを構成することになる。

底壁スリット４１ｄは、二次電池２の負極端子を露出させるように形成されている。すなわち、各底壁スリット４１ｄにおける長手方向の中央部は、両側に比べて幅が広く形成されて負極端子を露出可能な開口部となっている。この底壁スリット４１ｄから露出した負極端子は、下部外側ケース構成部材６０によって覆われるようになっている。

電池収容用凹部４１の外面には、下部外側ケース構成部材６０の係合孔６２ｃに係合する爪部４１ｈが設けられている。

また、下部内側ケース構成部材４０の周壁部４３には、下部外側ケース構成部材６０の係合孔６２ｆに係合する爪部４１ｉが設けられている。さらに、下部内側ケース構成部材４０の周壁部４３の長手方向に延びる側壁部４３ｂには、冷却風が流通する複数の通風口４３ｃが長手方向に間隔をあけて形成されている。また、下部内側ケース構成部材４０の周壁部４３の上縁部には、複数の上部係合孔４３ｇが設けられている。

図１９及び図２０に示すように上部内側ケース構成部材３０は、下方に開放した箱形に形成されており、多数の電池収容用凹部３１を有する上壁部３２と、上壁部３２の周縁部から下方へ延びる周壁部３３とを備えている。電池収容用凹部３１は、上向きの凹部であって、下部内側ケース構成部材４０の電池収容用凹部４１の直上方に位置するように形成されている。電池収容用凹部３１には、それぞれに二次電池２の略上半部（正極端子側）が挿入された状態で嵌まり、これにより二次電池２が保持されるようになっている。

各電池収容用凹部３１は下部内側ケース構成部材４０の電池収容用凹部４１と同様に構成されている。すなわち、電池収容用凹部３１は、周壁部３１ａと底壁部３１ｂとを有しており、周壁部３１ａには、該電池収容用凹部３１の深さ方向に延びる周壁スリット３１ｃが形成され、また、底壁部３１ｂには、周壁スリット３１ｃに連続して電池収容用凹部３１の径方向に延びる底壁スリット３１ｄが形成されている。

底壁スリット３１ｄは、二次電池２の正極端子を露出させるように形成されている。すなわち、各底壁スリット３１ｄにおける長手方向の中央部は、両側に比べて幅が広く形成されて正極端子を露出可能な開口部となっている。この底壁スリット３１ｄから露出した正極端子は、上部外側ケース構成部材５０によって覆われるようになっている。また、電池収容用凹部３１の底壁スリット３１ｄは、内側ケースＡの外部に連通する連通部となっており、内側ケースＡと外側ケースＢとの間に設けられているガス導出通路Ｒが底壁スリット３１ｄと連通している。

電池収容用凹部３１の外面には、上部外側ケース構成部材５０の係合孔５２ｃに係合する爪部３１ｈが設けられている。

また、上部内側ケース構成部材３０の周壁部３３には、上部外側ケース構成部材５０の係合孔５２ｆに係合する爪部３１ｉが設けられている。さらに、上部内側ケース構成部材３０の周壁部３３の長手方向に延びる側壁部３３ｂには、冷却風が流通する複数の通風口３３ｃが長手方向に間隔をあけて形成されている。また、上部内側ケース構成部材３０の周壁部３３の下部には、下部内側ケース構成部材４０の下部係合孔４３ｇに係合する爪部３３ｇが下部係合孔４３ｇに対応するように設けられている。

また、図１０及び図１１に示すように、内側ケースＡの下部内側ケース構成部材４０内には、熱伝導性を有する部材からなるシート状の第１熱伝導部材７０が収容されており、二次電池２に発生した熱は第１熱伝導部材７０に伝達するようになっている。第１熱伝導部材７０は、例えばシリコンやアルミニウム合金等から構成されており、二次電池２が挿入される円形の挿入孔７１が多数形成されている。挿入孔７１の形成位置は、電池収容用凹部４１に収容された二次電池２の位置と一致するように設定されている。挿入孔７１の周縁部は、二次電池２の外周面に接触するように形成されているが、製造誤差等の原因によって一部が二次電池２の外周面から離れていることもある。

例えばアルミニウム合金製の板材をプレス成形して第１熱伝導部材７０を製造する場合、第１熱伝導部材７０の挿入孔７１の周縁部には、上方へ突出して周方向に延びる環状壁（バーリング形状）７２が形成されている。また、第１熱伝導部材７０の周縁部には、上方へ突出して周方向に延びる外周壁部（バーリング形状、折り曲げ形状）７３が形成されている。図１６に示すように、第１熱伝導部材７０の外周壁部７３は、内側ケースＡの下部内側ケース構成部材４０の内側に嵌合するように形成されている。これにより、第１熱伝導部材７０が下部内側ケース構成部材４０に接触するので、第１熱伝導部材７０の熱が下部内側ケース構成部材４０に伝達されるようになる。尚、第１熱伝導部材７０を下部内側ケース構成部材４０に接触させないようにしてもよい。

また、シリコン樹脂等からなるシートをトリミング成型して第１熱伝導部材７０を製造する場合、図示しないが、全体が略同一の厚みを有するシートに挿入孔を形成することができる。この場合、二次電池を挿入孔に挿入する際に、シリコン樹脂シートが弾性体であることを利用してシートを弾性変形させながら容易に挿入することができる。

第１熱伝導部材７０は、二次電池２の上部及び下部を挿入孔７１から露出させることができるように形成されている。また、第１熱伝導部材７０は、内側ケースＡの通風口３３ｃ及び通風口４３ｃを通して外部から見えるように、即ち、外部に臨むように配設されている。尚、シリコン製の第１熱伝導部材７０とアルミニウム合金製の第１熱伝導部材７０とを組み合わせて用いてもよい。

さらに、図２や図３に示すように、内側ケースＡの下部内側ケース構成部材４０内には、複数の二次電池２の間に形成された隙間に溶融状態で充填されて固化した熱伝導性を有する樹脂からなる第２熱伝導部材Ｈが収容されている。この第２熱伝導部材Ｈを構成する樹脂は、シリコン製樹脂、変性シリコン樹脂、アクリル樹脂などの従来から周知の熱伝導性を有する樹脂を用いることができる。第２熱伝導部材Ｈは、第１熱伝導部材７０の下方に配置されており、第１熱伝導部材７０の下面に接触している。また、第２熱伝導部材Ｈは、下部内側ケース構成部材４０内面に接触している。さらに、第２熱伝導部材Ｈは、二次電池２の外周面にも接触している。第２熱伝導部材Ｈの材料となる溶融状態の樹脂は流動性を有しているので、並んでいる二次電池２間の隙間が狭くても浸入していき、二次電池２の外周面の広範囲に接触することになる。尚、第２熱伝導部材Ｈは、下部内側ケース構成部材４０内面に接触しないように充填してもよい。また、第１熱伝導部材７０と第２熱伝導部材Ｈとは接触させておいた方が好ましいが、接触させないようにしてもよい。

図２１等に示すように、正極側バスバーＣは、二次電池２の端子同士を電気的に接続する導電性金属材料からなるものであり、バスバー本体８０と、タブ９６とを備えている。

バスバー本体８０は厚い板材をプレス成形してなるものであり、上部内側ケース構成部材３０の上壁部３１に沿って長手方向に延びる上板部８１と、上板部８１の長手方向一端部から下方へ延びる第１側板部８２と、上板部８１の長手方向他端部から下方へ延びる第２側板部８３とを有している。上板部８１には、内側ケースＡの幅方向中央に並ぶ二次電池２の正極端子に対応する部位にそれぞれ上下方向に貫通する貫通部８１ａが形成されている。従って、貫通部８１ａは、内側ケースＡの上壁部３１における底壁スリット３１ｄの幅が広い部分と一致することになり、二次電池２から排出されたガスが流通可能な部位となる。

第１側板部８２の略上半部は、上部内側ケース構成部材３０の周壁部３３に沿うように延びている。第１側板部８２の略上半部には、上部内側ケース構成部材３０の周壁部３３に設けられている爪部３３ｄに係合する係合孔（正極側第２係合部）８２ａが形成されている。

第１側板部８２の略下半部は、上部内側ケース構成部材３０の周壁部３３から離れる方向に突出するように形成されている。この第１側板部８２の略下半部には、電池モジュール１の正極側の電極となる電極部８４が固定されている。

第１側板部８２の電極部８４よりも下側には、下部内側ケース構成部材４０の周壁部４３に接近する方向に延びた後、下方へ延びる鉤形状に形成された鉤部（正極側第１係合部）８２ｂが設けられている。図２に示すように、この鉤部８２ｂは、下部内側ケース構成部材４０の周壁部４３に形成された係合孔４３ｄに挿入された状態で係合するようになっている。

また、第２側板部８３は、第１側板部８２よりも短く形成されており、上部内側ケース構成部材３０の周壁部３３に沿うように延びている。第２側板部８３には、上部内側ケース構成部材３０の周壁部３３に設けられている爪部３３ｅに係合する係合孔（正極側第２係合部）８３ａが形成されている。

タブ９６は、バスバー本体８０に比べて薄く形成された板材で構成されている。タブ９６もプレス成形されている。タブ９６は、バスバー本体８０の上板部８１の下面に溶接される本体部９６ｃを備えたものであり、二次電池２の並び方向（バスバー本体８０の長手方向）に延びている。タブ９６は、二次電池２の正極端子に溶接される屈曲した接続部９６ａを備えている。接続部９６ａにおける二次電池２の正極端子に溶接される部分は平坦に形成されており、上部内側ケース構成部材３０の開口部としての底壁スリット３１ｄに挿入された状態で二次電池２の正極端子にレーザースポット溶接される。接続部９６ａには、本体部９６ｃとの間に配設されるヒューズ９６ｂが一体成形されている。ヒューズ９６ｂは線状に形成されており、二次電池２の正極端子と正極側バスバーＣとの間に異常な大電流が流れた場合に溶断する。また、ヒューズ９６ｂは、本体部９６ｃとも一体成形されており、ヒューズ９６ｂを設けることによって部品点数が増加するのを抑制している。

図２等に示すように、負極側バスバーＤは、正極側バスバーＣと同様に構成されたバスバー本体１００と、タブ１１０とを備えている。バスバー本体１００は、下部内側ケース構成部材４０の底壁部４１に沿って長手方向に延びる下板部１０１と、下板部１０１の長手方向一端部から上方へ延びる第１側板部１０２と、下板部１０１の長手方向他端部から上方へ延びる第２側板部１０３とを有している。下板部１０１には、内側ケースＡの幅方向中央に並ぶ二次電池２の正極端子に対応する部位にそれぞれ上下方向に貫通する貫通部１０１ａが形成されている。従って、貫通部１０１ａは、内側ケースＡの下壁部４１における底壁スリット４１ｄの幅が広い部分と一致することになる。

図２に示すように、第１側板部１０２の略下半部は、下部内側ケース構成部材４０の周壁部４３に沿うように延びている。第１側板部１０２の略下半部には、下部内側ケース構成部材４０の周壁部４３に設けられている爪部４３ｉに係合する係合孔（負極側第２係合部）１０２ａが形成されている。

第１側板部１０２の略上半部は、下部内側ケース構成部材４０の周壁部４３から離れる方向に突出するように形成されている。この第１側板部１０２の略上半部には、負極側の電極となる電極部１０４が固定されている。

第１側板部１０２の電極部１０４よりも上側には、上部内側ケース構成部材３０の周壁部３３に接近する方向に延びた後、上方へ延びる鉤形状に形成された鉤部（負極側第１係合部）１０２ｂが設けられている。この鉤部１０２ｂは、上部内側ケース構成部材３０の周壁部３３に形成された係合孔３３ｉに挿入された状態で係合するようになっている。

また、第２側板部１０３は、第１側板部１０２よりも短く形成されており、下部内側ケース構成部材４０の周壁部４３に沿うように延びている。第２側板部１０３には、下部内側ケース構成部材４０の周壁部４３に設けられている爪部４３ｅに係合する係合孔（負極側第２係合部）１０３ａが形成されている。

タブ１１０は、下板部１０１の上面に溶接される本体部１１０ｃを有している。タブ１１０には、二次電池２の負極端子にレーザースポット溶接される接続部１１０ａが設けられている。接続部１１０ａは、本体部１１０ｃから延出する板状をなしている。尚、負極側にはヒューズは設けられていない。

次に、上記のように構成された電池モジュール１を組み立てる場合について説明する。まず、下部内側ケース構成部材４０の電池収容用凹部４１に二次電池２をそれぞれ収容する。このとき、電池収容用凹部４１の周壁部４１ａ及び底壁部４１ｂには周壁スリット４１ｃ及び底壁スリット４１ｄがそれぞれ形成され、これら両スリット４１ｃ、４１ｄが連続しているので、二次電池２の外径が電池収容用凹部４１の内径よりも多少大きくても電池収容用凹部４１を拡径するように弾性変形させながら二次電池２を挿入することができる。これにより、挿入後の二次電池２が電池収容用凹部４１に嵌まって保持される。

次いで、図１７及び図１８に示すように、第２熱伝導部材Ｈとなる溶融樹脂を二次電池２の間に充填する。図１７及び図１８において符号Ｎで示しているのは溶融樹脂を射出するディスペンサーノズルである。ディスペンサーノズルＮの先端を、互いに隣り合う二次電池２、２の間に差し込むようにする。そして、ディスペンサーノズルＮの先端から溶融樹脂を射出すると、溶融樹脂が二次電池２の間に流れ込んでいくとともに、下部内側ケース構成部材４０の内面にも接触する。この溶融樹脂の充填範囲は、図１７に一点鎖線で示す範囲にするのが好ましいが、この範囲よりも広くてもよいし、狭くてもよい。溶融樹脂が固化することで第２熱伝導部材Ｈとなる。

しかる後、第１熱伝導部材７０を下部内側ケース構成部材４０に組み付ける。すなわち、第１熱伝導部材７０の挿入孔７１に二次電池２を挿入し、第１熱伝導部材７０の外周壁部７３を下部内側ケース構成部材４０の上端部に嵌合させる。これにより、第１熱伝導部材７０が上記溶融樹脂の蓋になるので、上記溶融樹脂がまだ完全に固化していない状態で下部内側ケース構成部材４０を傾けても溶融樹脂が流出してしまうのを抑制できる。

その後、上部内側ケース構成部材３０を下部内側ケース構成部材４０の上方から下部内側ケース構成部材４０に組み合わせる。このとき、二次電池２が上部内側ケース構成部材３０の電池収容用凹部３１に挿入されるが、下側の場合と同様に電池収容用凹部３１を拡径するように弾性変形させながら二次電池２を挿入することができる。

上部内側ケース構成部材３０を下部内側ケース構成部材４０に組み合わせると、下部内側ケース構成部材４０の下部係合孔４３ｇに、上部内側ケース構成部材３０の爪部３３ｇが係合する。この係合構造は、上部内側ケース構成部材３０及び下部内側ケース構成部材４０を仮に結合しておくためのものである。以上の工程によって内側ケースＡが構成される。

しかる後、正極側バスバーＣ及び負極側バスバーＤを内側ケースＡに組み付けていく。尚、正極側バスバーＣ及び負極側バスバーＤのいずれから組み付けてもよい。

正極側バスバーＣを内側ケースＡに組み付ける場合には、始めに正極側バスバーＣの鉤部８２ｂを下部内側ケース構成部材４０の係合孔４３ｄ（図２に示す）に挿入して係合させる。この鉤部８２ｂの挿入時には正極側バスバーＣの上板部８１を内側ケースＡの上壁部３１から離した状態として鉤部８２ｂをその先端側から挿入していき、その後、上板部８１を内側ケースＡの上壁部３１に載置する。上板部８１を内側ケースＡの上壁部３１に載置すると、正極側バスバーＣの係合孔８２ａに内側ケースＡの上部内側ケース構成部材３０の爪部３３ｄが入り込んで係合するとともに、正極側バスバーＣの係合孔８３ａに内側ケースＡの上部内側ケース構成部材３０の爪部３３ｅが入り込んで係合する。これにより、正極側バスバーＣが上部内側ケース構成部材３０及び下部内側ケース構成部材４０の両方に係合することになるので、正極側バスバーＣによって上部内側ケース構成部材３０及び下部内側ケース構成部材４０を結合状態とすることができる。つまり、正極側バスバーＣの組み付けが完了すると同時に、上部内側ケース構成部材３０及び下部内側ケース構成部材４０の結合も完了するので、上部内側ケース構成部材３０及び下部内側ケース構成部材４０の結合作業時に締結部材等を別途用いて行う必要はない。

次いで、正極側バスバーＣのタブ９６の接続部９６ａを二次電池２の正極端子に溶接する。タブ９６がバスバー本体８０よりも薄くなっているので、二次電池２の端子に溶接する際に与える熱量が少なくても該端子に溶接可能である。よって、溶接時の熱によって二次電池２が損傷してしまうのを抑制することが可能になる。

負極側バスバーＤを内側ケースＡに組み付ける場合には、始めに負極側バスバーＤの鉤部１０２ｂを上部内側ケース構成部材３０の係合孔３３ｉ（図２に示す）に挿入して係合させる。この鉤部１０２ｂの挿入時には負極側バスバーＤの下板部１０１を内側ケースＡの下壁部４１から離した状態として鉤部１０２ｂをその先端側から挿入していき、その後、下板部１０１を内側ケースＡの下壁部４１に接触させる。下板部１０１を内側ケースＡの下壁部４１に接触させると、負極側バスバーＤの係合孔１０２ａに内側ケースＡの下部内側ケース構成部材４０の爪部４３ｉが入り込んで係合するとともに、負極側バスバーＤの係合孔１０３ａに内側ケースＡの下部内側ケース構成部材４０の爪部４３ｅが入り込んで係合する。これにより、負極側バスバーＤが上部内側ケース構成部材３０及び下部内側ケース構成部材４０の両方に係合する。そして、タブ１１０の接続部１１０ａを二次電池２の負極端子に溶接する。

その後、内側ケースＡを下部外側ケース構成部材６０の上方から下部外側ケース構成部材６０に収容する。すると、下部外側ケース構成部材６０の係合孔６２ｆに下部内側ケース構成部材４０の爪部４１ｉが入り込んで係合する。

次いで、上部外側ケース構成部材５０を下部外側ケース構成部材６０の上方から下部外側ケース構成部材６０に組み合わせる。すると、上部外側ケース構成部材５０の係合孔５２ｆに上部内側ケース構成部材３０の爪部３１ｉが入り込んで係合する。つまり、上部外側ケース構成部材５０及び下部外側ケース構成部材６０を内側ケースＡに固定して一体化することができるので、締結部材等は不要である。以上の工程により外側ケースＢが構成されて図１に示すユニットＹが得られる。

ユニットＹを構成する際、内側ケースＡと外側ケースＢの分割方向が同方向であるため、内側ケースＡの向きを変えることなく、外側ケースＢを組み立てることが可能になる。また、内側ケースＡから露出した二次電池２の正極端子及び負極端子は、外側ケースＢにより覆われるので絶縁が確実に行われる。

ユニットＹは、ベースプレート７の上面に外側ケースＢの底壁部６１が接触した状態で載置される。このとき、外側ケースＢの底壁部６１の位置決め部６５がベースプレート７の円形貫通孔７ｅに挿入されて係合するので、ユニットＹが水平方向には移動しないようにベースプレート７に対して位置決めされて電池モジュール１が得られる。このとき、ユニットＹの重量によって位置決め部６５を円形貫通孔７ｅに確実に挿入して抜けないようすることができる。尚、図示しないが、ユニットＹはベースプレート７の上面に水平方向に複数並べて載置することができ、それらを直列又は並列に接続して使用することができる。

電池モジュール１の使用時には二次電池２が発熱することがある。この実施形態では、二次電池２の熱は内側ケースＡ内部の第１熱伝導部材７０及び第２熱伝導部材Ｈに伝わって放熱される。このとき、二次電池２が第１熱伝導部材７０の挿入孔７１に挿入されているので、二次電池２の熱が第１熱伝導部材７０に伝達する。第１熱伝導部材７０には複数の挿入孔７１が形成されているので、第１熱伝導部材７０が１つであっても、複数の二次電池２の放熱が行える。また、第２熱伝導部材Ｈは二次電池２の間に充填されているので、複数の二次電池２の熱が第２熱伝導部材Ｈに効率よく伝達する。これらのことにより、各々の二次電池２の温度が均一になるように放熱されることになる。

さらに、二次電池２の熱は内側ケースＡ及び外側ケースＢを介してベースプレート７にも伝わって放熱される。このとき、内側ケースＡには通風口３３ｃ及び通風口４３ｃが形成され、外側ケースＢには切欠部５２ｂ、６２ｂによって図１に示す通風口１ａが形成されているので、二次電池２の冷却風を外側ケースＢの一方の側壁部の通風口１ａから外側ケースＢ及び内側ケースＡ内に流入させた後、他方の側壁部の通風口１ａからスムーズに流出させることが可能になる。よって、二次電池２が収容されている部分への冷却風の供給が可能になり、冷却性能が向上する。さらに、ベースプレート７は外側ケースＢの外部に配置されているので冷却風が当たりやすく十分な冷却性能が得られる。また、ベースプレート７の冷却風通路７ｂに冷却風を積極的に供給することで冷却性能がより一層向上する。

また、ベースプレート７には複数のスリット状貫通孔７ｄが形成されていて放熱面積が広く確保されており、このことによっても二次電池２の熱が効率よく放熱される。また、外側ケースＢの位置決め部６５が冷却風通路７ｂに突出するようになっているので、位置決め部６５に冷却風が当たる。これにより、二次電池２の熱が位置決め部６５を介して放熱されることになり、二次電池２の熱がより一層効率よく放熱される。

万が一、電池モジュール１の使用時に二次電池２が異常状態になって正極端子側からガスが噴出した場合には、内側ケースＡの上壁部３１の底壁スリット３１ｄから正極側バスバーＣの上板部８１の貫通部８１ａを流通してガス導出通路Ｒに流出する。ガス導出通路Ｒに流出したガスは外側ケースＢの長手方向に流れて開口部５２ｇ、５２ｇから外部に導出される。

以上説明したように、この実施形態によれば、内側ケースＡ内に、二次電池２が挿入される複数の挿入孔７１を有する第１熱伝導部材７０と、溶融状態で充填されて固化した熱伝導性を有する樹脂からなる第２熱伝導部材Ｈとを収容したので、各々の二次電池２の温度が均一になるように放熱できる。

また、第１熱伝導部材７０と第２熱伝導部材Ｈと接触させることで、各々の二次電池２の温度をより一層均一化することができる。

図２２に示す変形例のように、２つの第１熱伝導部材７０、７０の間に第２熱伝導部材Ｈを設けるようにしてもよい。この変形例では、まず、下側の第１熱伝導部材７０を下部内側ケース構成部材４０に収容した後、その第１熱伝導部材７０の上面に第２熱伝導部材Ｈとなる溶融樹脂を充填する。その後、上側の第１熱伝導部材７０を第２熱伝導部材Ｈの上に重ねる。このものでは、溶融樹脂を第１熱伝導部材７０、７０で挟むことができるので、溶融樹脂が固化するまでに下部内側ケース構成部材４０が傾いたとしても、溶融樹脂が流出してしまうのを抑制することができる。

また、上記の場合、第１熱伝導部材７０と第２熱伝導部材Ｈとを正極端子側に充填および挿入することによって、二次電池２の温度を安定させることができると共に、一部の二次電池２に異常が起きて、一部の二次電池２からガスが噴出したとしても、ガスが他の二次電池２の隙間から入り込んで他の二次電池２が爆発するのを防止することができる。

上述の実施形態はあらゆる点で単なる例示に過ぎず、限定的に解釈してはならない。さらに、特許請求の範囲の均等範囲に属する変形や変更は、全て本発明の範囲内のものである。

以上説明したように、本発明に係る電池モジュールは、例えば電気自動車に搭載することができる。

１ 電池モジュール
１ａ 通風口
２ 二次電池
３０ 上部内側ケース構成部材
４０ 下部内側ケース構成部材
４１ 電池収容用凹部
５０ 上部外側ケース構成部材
６０ 下部外側ケース構成部材
７０ 第１熱伝導部材
７１ 挿入孔
Ａ 内側ケース
Ｂ 外側ケース
Ｈ 第２熱伝導部材

Claims (3)

1. 複数の二次電池（２）と、
   上記二次電池（２）を収容するケース（Ａ）と、
   上記ケース（Ａ）内に収容される第１熱伝導部材（７０）及び第２熱伝導部材（Ｈ）とを備えた電池モジュール（１）において、
   上記第１熱伝導部材（７０）は、熱伝導性を有する部材を成形してなるとともに、上記二次電池（２）がそれぞれ挿入される複数の挿入孔（７１）を有しており、
   上記第２熱伝導部材（Ｈ）は、複数の上記二次電池（２）の間に溶融状態で充填されて固化した熱伝導性を有する樹脂であることを特徴とする電池モジュール（１）。
2. 請求項１に記載の電池モジュール（１）において、
   上記第１熱伝導部材（７０）と上記第２熱伝導部材（Ｈ）とは接触していることを特徴とする電池モジュール（１）。
3. 請求項１または２に記載の電池モジュール（１）において、
   上記第１熱伝導部材（７０）と上記第２熱伝導部材（Ｈ）とのいずれか一方または両方が上記ケース（Ａ）に接触していることを特徴とする電池モジュール（１）。

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