JP2017033856A - 電池パック - Google Patents

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Abstract

【課題】筐体内部のスペースを維持しつつ、電池モジュールの放熱性を高めることが可能な電池パックを提供する。【解決手段】電池パック1は、複数の電池セル11を有する電池モジュール10と、電池モジュール10を内部に収容する筐体20と、筐体20に熱的に接続された放熱部30と、を備えている。筐体20は、一面が開口部Aをなす箱状のケース本体21と、開口部Aを覆う底板22と、を有し、ケース本体21は、天板23と、天板23に立設された第1側板24及び第2側板25と、底板22と対向するように、第1側板24の開口部A側の端部27において開口部Aの外側に立設され、底板22に取り付けられるフランジ部26と、を含んでいる。放熱部30は、第1側板24とフランジ部26とにより画定される領域Rに設けられ、第1側板24に熱的に接続されている。【選択図】図1

Description

本発明は、電池パックに関する。
複数の電池セルを有する電池モジュールと、電池モジュールを内部に収容する筐体とを備えた電池パックが知られている(例えば、特許文献1参照)。特許文献1に記載の電池パックでは、筐体の底面部が冷却プレートで構成されているので、電池モジュールの熱を冷却プレートに放熱することができる。
特開2015−22830号公報
上述の電池パックにおいて、電池モジュールの放熱性を高めるためには、冷却プレートの厚さを増す必要がある。しかしながら、電池パックを収容する収容部のサイズに合わせて、電池パックのサイズが設定されている場合、冷却プレートの厚さを増すためには、筐体内部のスペースを減らす必要がある。これにより、筐体内部において、電池モジュールに対する作業を行い難くなるおそれがある。また、筐体内部に電池モジュールを収容できなくなるおそれがある。
本発明は、筐体内部のスペースを維持しつつ、電池モジュールの放熱性を高めることが可能な電池パックを提供する。
本発明の一態様に係る電池パックは、複数の電池セルを有する電池モジュールと、電池モジュールを内部に収容する筐体と、筐体に熱的に接続された放熱部と、を備える電池パックであって、筐体は、一面が開口部をなす箱状のケース本体と、開口部を覆う蓋体と、を有し、ケース本体は、底部と、底部に立設された側部と、蓋体と対向するように、側部の開口部側の端部において開口部の外側に立設され、蓋体に取り付けられるフランジ部と、を含み、放熱部は、側部とフランジ部とにより画定される領域に設けられ、側部に熱的に接続されている。
この電池パックでは、ケース本体に蓋体を取り付けて筐体を構成するために、ケース本体の側部にフランジ部が設けられている。これにより、電池モジュールを実質的に収容するための領域ではない、いわゆる、デッドスペースが生じている。このデッドスペースは、放熱部が設けられることにより、放熱のための活用されている。このため、放熱のために筐体を厚くする必要がなくなる。したがって、筐体内部のスペースを維持しつつ、電池モジュールの放熱性を高めることが可能となる。
電池モジュールは、側部に固定されており、放熱部は、側部を介して電池モジュールと対向していてもよい。この場合、電池モジュールで発生した熱が放熱部に伝わり易いので、電池モジュールの放熱性の更なる向上が可能となる。
放熱部は、側部にボルトで締結されており、放熱部には、ボルトの頭部を収容する座繰り部が設けられていてもよい。この場合、ボルトにより、放熱部と側部とを物理的に密着させることができるので、電池モジュールの放熱性の更なる向上が可能となる。また、ボルトの頭部は、座繰り部に収容され、放熱部から突出していないので、電池パックのサイズの増大を抑制することができる。したがって、電池パックを収容する収容部のサイズに合わせて、電池パックのサイズが設定されている場合でも、筐体内部のスペースを減らす必要がなくなる。
放熱部は、側部に溶接されていてもよい。この場合、放熱部と側部とを密着させることができるので、電池モジュールの放熱性の更なる向上が可能となる。
放熱部は、カウンタウェイトであってもよい。この場合、カウンタウェイトを放熱部として兼用することができる。このため、電池パックの搭載される車両において、部品点数の増加を抑制することができる。
本発明によれば、筐体内部のスペースを維持しつつ、電池モジュールの放熱性を高めることが可能となる。
実施形態に係る電池パックの一部を破断して示す斜視図である。 図1のII-II線に沿っての断面図である。 図1の電池パックと比較例の電池パックとを比較して示す図である。
以下、添付図面を参照しながら本発明の実施形態が詳細に説明される。図面の説明において、同一又は同等の要素には同一符号が用いられ、重複する説明は省略される。図面の寸法比率は、説明のものと必ずしも一致していない。また、説明中、「上」、「下」等の方向を示す語は、図面に示された状態に基づいた便宜的な語である。
まず、図1及び図2を参照して、実施形態に係る電池パック1について説明する。図1は、実施形態に係る電池パックの一部を破断して示す斜視図である。図2は、図1のII-II線に沿っての断面図である。図1に示されるように、電池パック1は、電池モジュール10と、筐体20と、放熱部30と、を備えている。電池パック1は、例えばフォークリフト等の車両のバッテリーとして用いられる装置であり、予め決まったサイズのバッテリー収容部に収容されている。なお、図中のX方向及びY方向が水平方向であり、Z方向が垂直方向である。
電池モジュール10は、複数の電池セル11を有している。電池セル11は、リチウムイオン二次電池等の非水電解質二次電池といった蓄電池、または電気二重層キャパシタ等である。複数の電池セル11は、互いに電気的に接続されて、所定の方向(Y方向)に配列されている。複数の電池セル11は、このように配列された状態において、例えば、配列方向(Y方向)の両側に配置された一対のエンドプレート(不図示)により互いに固定され、一体化されている。電池モジュール10の配列方向の両端(即ち、エンドプレート)には、電池モジュール10を筐体20に固定して取り付けるためのブラケット12が取り付けられている。ブラケット12は、例えば、ボルトで電池モジュール10に取り付けられている。
筐体20は、全体として略直方体状を呈する箱体であり、内部の収容空間Sに電池モジュール10を収容している。本実施形態では、筐体20は、収容空間Sに4つの電池モジュール10を収容している。筐体20は、収容空間Sの上方に設けられた仕切り板B上に、電池モジュール10を制御するコントローラCを収容している。筐体20は、例えば、材料としてSS400,SPHC等の一般的な鋼板を使用し、溶接後に塗装を行って形成されている。筐体20は、一面が開口部Aをなす箱状のケース本体21と、開口部Aを覆う矩形板状の底板(蓋体)22と、を有している。
底板22は、例えば、板厚10mmの板状部材により構成されている。底板22は、例えば、締結部材S1によりケース本体21に取り付けられる。締結部材S1は、例えば、ボルトである。底板22の四隅には、ボルトにより、底板22をケース本体21に取り付けるためのネジ孔(不図示)が設けられている。
ケース本体21は、矩形板状の天板(底部)23と、X方向で互いに対向する一対の第1側板(側部)24と、Y方向で互いに対向する一対の第2側板(側部)25と、フランジ部26と、を含んでいる。天板23、第1側板24、第2側板25、及びフランジ部26は、例えば、板厚6mmの板状部材により構成されている。天板23は、Z方向で底板22と対向している。各第1側板24及び各第2側板25は、天板23の周縁をなす4辺に沿って立設されている。各第1側板24及び各第2側板25は、Z方向に延びている。
フランジ部26は、各第1側板24及び各第2側板25の開口部A側の端部27において、開口部Aの外側に立設されている。即ち、フランジ部26は、端部27において各第1側板24及び各第2側板25の外面から開口部Aの外側に突出した部分である。フランジ部26は、Z方向で底板22と対向している。フランジ部26は、端部27を介して開口部Aの全周を取り囲んでいる。フランジ部26には、底板22のネジ孔に対応する位置にネジ孔(不図示)が設けられている。締結部材S1は、フランジ部26側から、フランジ部26のネジ孔と底板22のネジ孔とに挿通され、フランジ部26と底板22とを締結している。フランジ部26と底板22との間には、防水のために、図示しないシール部材が設けられている。フランジ部26の幅(即ち、端部27において各第1側板24及び各第2側板25外面から開口部Aの外側に突出した部分の長さ)は、シール部材により確実にシールできる幅とされ、例えば、15mmとされている。
各第1側板24の内面(筐体20の内面をなす面)には、電池モジュール10が固定されている。各第1側板24には、2つの電池モジュール10がZ方向に積み上げられるようにして並んで取り付けられている。即ち、電池モジュール10は、X方向にも並んでいる。電池モジュール10は、例えば、締結部材S2により、各第1側板24に取り付けられている。締結部材S2は、例えば、ボルト及びナットで構成されている。各第1側板24には、ブラケット12に対応する位置に、締結部材S2を挿通可能とする複数の貫通孔28が設けられている。締結部材S2による詳細な取付け方法については、後述する。
放熱部30は、筐体20と熱的に接続され、筐体20を介して、電池モジュール10の熱を筐体20の外部に放熱する。放熱部30は、例えば、熱伝導率の高い金属材料により構成されている。放熱部30は、例えば、フォークリフトにおいて、フォークにより支持する積荷の重量との釣り合いをとるためのカウンタウェイトであってもよい。例えば、放熱性を重視する場合は、放熱部30は、金属の中でも熱伝導率の高い材料で構成されてもよい。このような金属材料として、例えば、アルミニウム材等が挙げられる。また、カウンタウェイトとしての機能を重視する場合は、放熱部30は、比重の高い材料で構成されてもよい。このような金属材料として、例えば、鋼板、鋳鉄等が挙げられる。
放熱部30は、例えば、矩形板状を呈し、第1側板24とフランジ部26とにより画定される領域Rに設けられている。X方向から見て、放熱部30は、第1側板24と同じかそれ以下の大きさを有している。即ち、X方向から見て、放熱部30の周縁をなす4辺により画定される領域全体は、第1側板24の周縁をなす4辺により画定される領域内に位置している。放熱部30の厚さは、例えば、15mmとされ、フランジ部26の幅と同じ幅に設定されている。
放熱部30は、具体的には、第1側板24の外面(筐体20の外面をなす面)に取り付けられ、第1側板24を介して電池モジュール10と対向している。放熱部30には、第1側板24の貫通孔28に対応する位置に貫通孔31及び座繰り部32が設けられている。座繰り部32は、放熱部30の第1側板24と対向する面(対向面)の反対側の面において、対向面側に窪んだ凹部である。貫通孔31は、座繰り部32の底部側から対向面側まで貫通している。
放熱部30は、貫通孔31及び座繰り部32に設けられた締結部材S2により、電池モジュール10とともに第1側板24に締結されている。即ち、締結部材S2のボルトのネジ部分が、放熱部30側から、放熱部30の貫通孔31と第1側板24の貫通孔28とに挿通され、ブラケット12と一体化されたナットに締結されている。このとき、ボルトの頭部が座繰り部32に収容されて、座繰り部32の底部を第1側板24側に押圧するとともに、ナットがブラケット12を第1側板24側に押圧する。これにより、電池モジュール10と放熱部30とが共締めされて第1側板24に取り付けられている。
図3は、図1の電池パックと比較例の電池パックとを比較して示す図である。図3に示されるように、比較例の電池パック101は、領域Rに放熱部30を備えていない代わりに、第1側板124が第1側板24よりも厚い点で、本実施形態の電池パック1と主に相違している。比較例の電池パック101では、放熱性を向上させるために第1側板124が厚く設定されている。これにより、筐体120内部のスペースが狭くなっている。このため、例えば、筐体120内部には、電源ハーネス(不図示)の引き回し等を行うスペースが十分になく、電池モジュール10に対する作業を行い難い。
これに対して、上述のように構成された本実施形態に係る電池パック1では、ケース本体21の第1側板24と、フランジ部26とにより画定される領域Rに、放熱部30が設けられている。領域Rは、ケース本体21に底板22を取り付けるために、フランジ部26を設けたことに伴って生じた領域である。即ち、領域Rは、電池モジュール10を実質的に収容するための領域ではない、いわゆる、デッドスペースである。電池パック1では、領域Rを放熱部30用のスペースとして活用しているので、第1側板24を比較例の第1側板124のように厚くする必要がない。これにより、電池パック1では、X方向の最大幅を比較例の電池パック101と同等に保ちつつ、筐体20内部のスペースを比較例の電池パック101よりも広くすることができる。この結果、電池パック1では、筐体20内部に電池モジュール10を収容する収容作業が行い易い。また、電池パック1では、電源ハーネスの引き回し等の作業を行い易い。
電池パック1では、電池モジュール10が第1側板24の内面に固定されるとともに、放熱部30が第1側板24の外面に固定されている。即ち、第1側板24を介して、電池モジュール10と放熱部30とが対向している。このように電池モジュール10と放熱部30との間の距離が短いので、電池モジュール10で発生した熱が放熱部30に伝わり易い。これにより、電池モジュール10の放熱性の更なる向上が可能となる。
電池パック1では、放熱部30は、第1側板24に締結部材S2により締結されている。これにより、放熱部30と第1側板24とを物理的に密着させることができるので、電池モジュール10と放熱部30との間で熱が伝わり易くなる。この結果、電池モジュール10の放熱性の更なる向上が可能となる。また、締結部材S2をなすボルトの頭部は、放熱部30に設けられた座繰り部32に収容されている。このため、ボルトの頭部は、放熱部30から突出していないので、電池パック1のX方向の最大幅の増大を抑制することができる。したがって、バッテリー収容部のサイズに合わせて電池パック1のサイズが設定されている場合でも、筐体20内部のスペースを十分広く保つことができる。
放熱部30は、フォークリフトにおいて、フォークにより支持する積荷の重量との釣り合いをとるためのカウンタウェイトであってもよい。このように、放熱部30とカウンタウェイトとを兼用することにより、電池パック1が搭載される車両において、部品点数の増加を抑制することができる。
電池モジュール10と放熱部30とは、締結部材S2により、第1側板24に共締めされているので、締結部材の必要数、及び、第1側板24に設けられる貫通孔28の必要数をそれぞれ減らすことができる。これにより、電池パック1の構成を簡易化することができる。
なお、本発明に係る電池パックは、上記実施形態に限定されない。例えば、放熱部30は、第1側板24とフランジ部26とにより画定される領域Rに限らず、第1側板24及び第2側板25と、フランジ部26とにより画定される領域であれば、どこに設けられてもよい。第1側板24及び第2側板25と、フランジ部26とにより画定される領域とは、第1側板24の外面及び第2側板25の外面と、フランジ部26の上面とにより画定される領域であって、フランジ部26の上方において、フランジ部26の幅で、第1側板24の外面及び第2側板25の外面を取り囲む領域である。この領域全体に放熱部30を設けてもよいし、この領域の一部のみに設けてもよい。
また、フランジ部26は、必ずしも開口部Aの全周を取り囲んでいなくてもよい。フランジ部26は、例えば、各第1側板24の開口部A側の端部27にのみ設けられていてもよい。この場合、シール部材は、各第2側板25側では、各第2側板25の開口部A側の端部27と底板22との間に設けられてもよい。
放熱部30は、第1側板24に溶接されていてもよい。この場合、放熱部30を第1側板24に締結する必要がない。したがって、放熱部30には、貫通孔31及び座繰り部32の代わりに、第1側板24と電池モジュール10とを締結する締結部材のボルトが貫通可能な貫通孔(丸孔)が設けられていてもよい。例えば、第1側板24と電池モジュール10とを締結する際、この貫通孔を通じて、ボルトを電池モジュール10側のナットに締結することができる。また、放熱部30に座繰り部を設ける必要がないので、放熱部30の加工費用を削減することができる。
放熱部30は、金属板に限られず、筐体20に熱的に接続され、電池モジュール10の熱を放熱する部材又は装置であればよく、例えば、筐体20を水冷、空冷等する部材、又は装置であってもよい。また、放熱部30は、バッテリー収容部のサイズに応じて、領域Rからはみ出して設けられてもよい。即ち、領域Rには、放熱部30の一部が設けられてもよい。
締結部材S1は、底板22側から、底板22のネジ孔とフランジ部26のネジ孔とに挿通され、底板22とフランジ部26とを締結していてもよい。なお、この場合、底板22には、ボルトの頭部を収容する座繰り部が設けられてもよい。また、電池モジュール10と第1側板24とを締結する締結部材と、放熱部30と第1側板24とを締結する締結部材とを別々に設けてもよい。
1…電池パック、10…電池モジュール、11…電池セル、20…筐体、21…ケース本体、22…底板(蓋体)、23…天板(底部)、24…第1側板(側部)、25…第2側板(側部)、26…フランジ部、30…放熱部、32…座繰り部、A…開口部、S2…締結部材(ボルト)、R…領域。

Claims (5)

  1. 複数の電池セルを有する電池モジュールと、前記電池モジュールを内部に収容する筐体と、前記筐体に熱的に接続された放熱部と、を備える電池パックであって、
    前記筐体は、
    一面が開口部をなす箱状のケース本体と、
    前記開口部を覆う蓋体と、を有し、
    前記ケース本体は、
    底部と、
    前記底部に立設された側部と、
    前記蓋体と対向するように、前記側部の前記開口部側の端部において前記開口部の外側に立設され、前記蓋体に取り付けられるフランジ部と、を含み、
    前記放熱部は、前記側部と前記フランジ部とにより画定される領域に設けられ、前記側部に熱的に接続されている、
    電池パック。
  2. 前記電池モジュールは、前記側部に固定されており、
    前記放熱部は、前記側部を介して前記電池モジュールと対向している、請求項1に記載の電池パック。
  3. 前記放熱部は、前記側部にボルトで締結されており、
    前記放熱部には、前記ボルトの頭部を収容する座繰り部が設けられている、請求項1又は請求項2に記載の電池パック。
  4. 前記放熱部は、前記側部に溶接されている、請求項1又は請求項2に記載の電池パック。
  5. 前記放熱部は、カウンタウェイトである、請求項1〜請求項4のいずれか一項に記載の電池パック。
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