JP2017050164A - Battery module - Google Patents
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Abstract
Description
本発明の実施形態は、電池モジュールに関する。 Embodiments described herein relate generally to a battery module.
例えばリチウムイオン二次電池の電池モジュールは、並べられた複数のセルを有する。これらのセルは、充放電する際に発熱する。このため、隣り合うセルの間に、セルを冷却するための流路が設けられることがある。 For example, a battery module of a lithium ion secondary battery has a plurality of cells arranged. These cells generate heat when charging and discharging. For this reason, the flow path for cooling a cell may be provided between adjacent cells.
さらに、上記セルの厚みが、電池モジュールの使用とともに増大することがある。例えば、セルの厚みの増加を抑制するとともに、セルの間を絶縁するため、隣り合うセルの間に、セパレータが設けられることがある。このようなセパレータによって、上記流路が形成される。 Furthermore, the thickness of the cell may increase with the use of the battery module. For example, a separator may be provided between adjacent cells in order to suppress an increase in cell thickness and insulate the cells. Such a separator forms the flow path.
セパレータの強度を向上させるため、セパレータが肉厚に形成されることがある。この場合、当該セパレータによって形成される流路が狭くなり、セルの冷却効率が低下することがある。 In order to improve the strength of the separator, the separator may be formed thick. In this case, the flow path formed by the separator is narrowed, and the cooling efficiency of the cell may be reduced.
一つの実施の形態に係る電池モジュールは、複数のセルと、複数のセパレータと、複数の絶縁部とを備える。前記複数のセルは、第1の方向に並んで配置され、前記第1の方向に向く第1の面と、前記第1の面の反対側に位置する第2の面と、をそれぞれ有する。前記複数のセパレータは、それぞれが、隣り合う前記セルの間に位置し、隣り合う前記セルの間に流路を形成するとともに、金属によって作られる。前記複数の絶縁部は、それぞれが、隣り合う前記セルのうち一方の前記第1の面と隣り合う前記セルのうち他方の前記第2の面との間において、前記第1の面と前記セパレータとの間、及び前記第2の面と前記セパレータとの間、の少なくとも一方に介在するとともに熱伝導性及び絶縁性を有する。 A battery module according to one embodiment includes a plurality of cells, a plurality of separators, and a plurality of insulating portions. The plurality of cells are arranged side by side in a first direction, and each have a first surface facing the first direction and a second surface located on the opposite side of the first surface. Each of the plurality of separators is located between the adjacent cells, forms a flow path between the adjacent cells, and is made of metal. Each of the plurality of insulating portions includes the first surface and the separator between the first surface of one of the adjacent cells and the second surface of the other of the adjacent cells. And at least one of the second surface and the separator, and has thermal conductivity and insulating properties.
以下に、第1の実施の形態について、図1乃至図4を参照して説明する。なお、本明細書においては基本的に、鉛直上方を上方向、鉛直下方を下方向と定義する。また、実施形態に係る構成要素や、当該要素の説明について、複数の表現を併記することがある。当該構成要素及び説明について、記載されていない他の表現がされることは妨げられない。さらに、複数の表現が記載されない構成要素及び説明について、他の表現がされることは妨げられない。 The first embodiment will be described below with reference to FIGS. 1 to 4. In the present specification, basically, a vertically upward direction is defined as an upward direction and a vertically downward direction is defined as a downward direction. In addition, a plurality of expressions may be written together for the constituent elements according to the embodiment and the description of the elements. It is not precluded that other expressions not described in the component and description are made. Furthermore, it is not prevented that other expressions are given for the components and descriptions in which a plurality of expressions are not described.
図1は、第1の実施の形態に係る電池モジュール10を分解して示す斜視図である。図1に示すように、電池モジュール10は、複数のセル11と、複数の第1のセパレータ12と、複数の第2のセパレータ13と、筐体14と、基板15と、を有する。
FIG. 1 is an exploded perspective view showing the
図面に示されるように、本明細書において、X軸、Y軸及びZ軸が定義される。X軸とY軸とZ軸とは、互いに直交する。X軸は、電池モジュール10の幅に沿う。Y軸は、電池モジュール10の長さに沿う。Z軸は、電池モジュール10の高さに沿う。
As shown in the drawings, in this specification, an X axis, a Y axis, and a Z axis are defined. The X axis, the Y axis, and the Z axis are orthogonal to each other. The X axis is along the width of the
セル11は、例えば、電池、蓄電部、又は部品とも称され得る。複数の第1のセパレータ12及び第2のセパレータ13は、セパレータの一例であり、例えば、伝熱部、熱伝導部、放熱部、介在部、又は絶縁部とも称され得る。筐体14は、例えば、ケース、キャビネット、又は収容部とも称され得る。
The
図1に示すように、複数のセル11と、複数の第1のセパレータ12とは、X軸に沿う方向に並んで配置される。言い換えると、複数のセル11は、第1のセパレータ12を介して積層される。X軸に沿う方向は、第1の方向の一例である。本実施形態の複数のセル11は、X軸に沿う方向において、三列に並べられる。
As shown in FIG. 1, the plurality of
複数のセル11と、複数の第2のセパレータ13とは、Y軸に沿う方向にも並んで配置される。言い換えると、複数のセル11は、第2のセパレータ13を介して積層される。本実施形態の複数のセル11は、Y軸に沿う方向において、七列に並べられる。
The plurality of
図2は、第1の実施形態の二つのセル11及び一つの第1のセパレータ12を示す斜視図である。図2に示すように、セル11は、略直方体に形成された、いわゆる角型リチウムイオン二次電池である。なお、セル11は、他の形状を有しても良いし、他の種類の電池であっても良い。セル11は、ケース21と、蓋体22と、をそれぞれ有する。
FIG. 2 is a perspective view showing two
ケース21は、一面が開放された略直方体の箱型に形成される。ケース21は、例えば、アルミニウム合金のような金属によって形成される。ケース21は、例えば、コイル状に捲回された正極、負極、及び絶縁フィルムと、電解質とを収容する。
The
蓋体22は、ケース21の開放された部分を塞ぐ。蓋体22は、正極端子23と、負極端子24と、ラプチャ安全弁(以下、弁と称する)25とを有する。正極端子23及び負極端子24は、ケース21に収容された前記正極及び負極にそれぞれ電気的に接続される。
The
弁25は、正極端子23と負極端子24との間に位置する。なお、弁25は、他の場所に位置しても良い。弁25は、ケース21の中の圧力が閾値よりも高くなった場合に開放され、ケース21の中の圧力を低下させる。なお、弁25の代わりに、例えば、ケース21の中の過剰な圧力を低下させるための切欠が、蓋体22に設けられても良い。
The
複数のセル11は、それぞれの蓋体22が同一方向に向くように並べられる。複数のセル11の蓋体22は、例えば、Z軸に沿う方向(上方)に向く。さらに、複数のセル11は、X軸に沿う方向において、正極端子23と負極端子24が交互に配置されるように並べられる。なお、複数のセル11の配置はこれに限らない。
The plurality of
図3は、第1の実施形態の電池モジュール10の一部を示す断面図である。図3に示すように、それぞれのセル11は、第1の側面31と、第2の側面32と、底面33と、上面34とを有する。第1の側面31は、第1の面の一例である。第2の側面32は、第2の面の一例である。第1及び第2の側面31,32、底面33、及び上面34は、例えば、表面又は壁とも称され得る。
FIG. 3 is a cross-sectional view showing a part of the
第1の側面31は、X軸に沿う方向に向く、略四角形の平坦な面である。第2の側面32は、第1の側面31の反対側に位置する、略四角形の平坦な面である。底面33は、第1の側面31の下方の端部と第2の側面32の下方の端部とを接続するとともに、Y軸に沿う方向に延びる略四角形(矩形)の平坦な面である。第1の側面31、第2の側面32、及び底面33は、例えばケース21によって形成される。
The
上面34は、第1の側面31の上方の端部と第2の側面32の上方の端部とを接続するとともに、Y軸に沿う方向に延びる略四角形(矩形)の平坦な面である。上面34は、例えば蓋体22によって形成される。正極端子23、負極端子24、及び弁25は、上面34に設けられる。
The
図2に示すように、それぞれのセル11は、第1の端面37と、第2の端面38とをさらに有する。第1の端面37は、第1の面の一例である。第2の端面38は、第2の面の一例である。第1及び第2の端面37,38は、例えば、表面又は壁とも称され得る。
As shown in FIG. 2, each
第1の端面37は、Y軸に沿う方向に向くとともにZ軸に沿う方向に延びる、略四角形(矩形)の平坦な面である。第2の端面38は、第1の端面37の反対側に位置する、略四角形(矩形)の平坦な面である。第1及び第2の端面37,38は、例えばケース21によって形成される。
The
図3に示すように、複数のセル11は、X軸に沿う方向において隣り合うセル11A、セル11B、及びセル11Cを含む。セル11Aは、第1のセルの一例である。セル11Bは、第2のセルの一例である。セル11Cは、第3のセルの一例である。なお、セル11A,11B,11Cは、他のセル11と同じものである。
As illustrated in FIG. 3, the plurality of
セル11Aは、X軸に沿う方向に並んだ複数のセル11のうち、中央に位置するセル11である。すなわち、セル11Aの第1の側面31側に配置されたセル11の数は、セル11Aの第2の側面32側に配置されたセルの数と等しい。セル11Aは、セル11Aの第1の側面31側に配置された三つのセル11と、セル11Aの第2の側面32側に配置された三つのセル11との間に位置する。
セル11Bは、X軸に沿う方向に並んだ複数のセル11のうち、セル11Aの第1の側面31側に配置されたセル11である。セル11Bの第2の側面32は、セル11Aの第1の側面31と向かい合う。
The
セル11Cは、X軸に沿う方向に並んだ複数のセル11のうち、セル11Aの第2の側面32側に配置されたセル11である。セル11Cの第1の側面31は、セル11Aの第2の側面32と向かい合う。
The
複数のセル11は、X軸に沿う方向に間隔を介して配置される。このため、セル11Aの第1の側面31は、セル11Bの第2の側面32から離間する。さらに、セル11Aの第2の側面32は、セル11Cの第1の側面31から離間する。
The plurality of
第1及び第2のセパレータ12,13は、例えば、アルミニウム合金のような金属によって作られた金属板である。なお、第1及び第2のセパレータ12,13はこれに限らず、例えば、他の金属によって形成されても良い。第1及び第2のセパレータ12,13は、セル11のケース21よりも軟らかい。言い換えると、第1及び第2のセパレータ12,13の、モース硬度のような硬さは、ケース21の硬さよりも低い。
The first and
上述のように、それぞれの第1のセパレータ12は、X軸に沿う方向に隣り合うセル11の間に位置する。例えば、一つの第1のセパレータ12は、セル11Aの第1の側面31と、セル11Bの第2の側面32との間に位置する。さらに、他の一つの第1のセパレータ12は、セル11Aの第2の側面32とセル11Cの第1の側面31との間に位置する。
As described above, each
第1のセパレータ12は、例えば、曲げられることによって、波形に形成される。第1のセパレータ12は、複数の第1の部分41と、複数の第2の部分42と、複数の第3の部分43とを、それぞれ有する。第1の部分41は、第1の部分及び当接部の一例である。第2の部分42は、第2の部分及び当接部の一例である。
The
第1の部分41は、隣り合うセル11のうちの一方の第1の側面31に接するとともに、Z軸に沿う方向に間隔を介して配置される。言い換えると、第1の部分41は、ケース21に直接的又は間接的に接触する。Z軸に沿う方向は、第2の方向の一例である。例えば、第1の部分41は、隣り合うセル11A,11Bのうち、セル11Aの第1の側面31に接する。
The
第2の部分42は、隣り合うセル11のうちの他方の第2の側面32に接するとともに、Z軸に沿う方向に間隔を介して配置される。言い換えると、第2の部分42は、ケース21に直接的又は間接的に接触する。例えば、第2の部分42は、隣り合うセル11A,11Bのうち、セル11Bの第2の側面32に接する。
The
第1の部分41と第2の部分42とは、Z軸に沿う方向において、交互に設けられる。なお、Z軸に沿う方向において、第1の部分41及び第2の部分42の両方が設けられる部分が、第1の部分41と第2の部分42との間に設けられても良い。
The
それぞれの第3の部分43は、Z軸に沿う方向における第1の部分41の端部と、Z軸に沿う方向における第2の部分42の端部と、を接続する。すなわち、一つの第3の部分43は、第1の部分41の上端と第2の部分42の下端とを接続する。また、他の一つの第3の部分43は、第1の部分41の下端と第2の部分41の上端とを接続する。
Each
第3の部分43と第1の部分41とが接続される部分は、円弧状に形成される。同じく、第3の部分43と第2の部分42とが接続される部分は、円弧状に形成される。第1乃至第3の部分41〜43が互いに接続される部分は、金属板である第1のセパレータ12が曲げられた部分である。
A portion where the
本実施形態の第3の部分43は、X軸に沿う方向に延びる。言い換えると、第3の部分43は、セル11の第1の側面31に対して略直交する方向に延びるとともに、セル11の第2の側面32に対して略直交する方向に延びる。なお、第3の部分43は、X軸と斜めに交差する方向に延びても良いし、曲線状に延びても良い。
The
上記のように形成される第1のセパレータ12は、隣り合うセル11の間に複数の第1の流路45と複数の第2の流路46とを形成する。第1及び第2の流路45,46は、流路の一例である。
The
それぞれの第1の流路45は、第1のセパレータ12の第2の部分42及び二つの第3の部分43と、セル11の第1の側面31とによって形成される。すなわち、第1の流路45は、セル11の第1の側面31に隣接する。第1の流路45は、Y軸に沿う方向に延びる略矩形の流路である。
Each
それぞれの第2の流路46は、第1のセパレータ12の第1の部分41及び二つの第3の部分43と、セル11の第2の側面32とによって形成される。すなわち、第2の流路46は、セル11の第2の側面32に隣接する。第2の流路46は、Y軸に沿う方向に延びる略矩形の流路である。
Each
第1の流路45と第2の流路46とは、Z軸に沿う方向において交互に設けられる。複数の第1の流路45の断面積の合計と、複数の第2の流路46の断面積の合計とは、大よそ等しい。なお、第1及び第2の流路45,46はこれに限らない。
The
それぞれの第1のセパレータ12は、第1の表面48と、第2の表面49とをさらに有する。第1の表面48は、第3の面の一例である。第2の表面49は、第4の面の一例である。
Each
第1の表面48は、第1のセパレータ12の一方の面であり、セル11の第1の側面31に向く。第2の表面49は、第1のセパレータ12の他方の面であり、第1の表面48の反対側に位置する。第2の表面49は、セル11の第2の側面32に向く。第1及び第2の表面48,49は、第1乃至第3の部分41〜43のそれぞれに設けられる。
The
それぞれの第1のセパレータ12に、熱伝導性及び絶縁性を有する塗料である絶縁材51が塗布される。絶縁材51は、絶縁部の一例である。すなわち、電池モジュール10は、複数の絶縁性の部分(絶縁材51)を有する。絶縁材51は、例えば、熱伝導シートの材料となるフィラー及び合成樹脂によって作られるが、他の材料によって作られても良い。
An insulating
本実施形態において、絶縁材51は、隣り合うセル11のうち一方の第1の側面31と、隣り合うセル11のうち他方の第2の側面32との間において、第1のセパレータ12の第1の表面48又は第2の表面49に塗布される。なお、絶縁材51は、第1及び第2の表面48,49の両方に塗布されても良い。
In the present embodiment, the insulating
複数の第1のセパレータ12は、第1のセパレータ12A及び第1のセパレータ12Bを含む。第1のセパレータ12Aは、隣り合うセル11Aとセル11Bとの間に位置する。第1のセパレータ12Bは、隣り合うセル11Aとセル11Cとの間に位置する。
The plurality of
絶縁材51は、第1のセパレータ12Aの、第2の表面49に塗布される。このため、絶縁材51は、セル11Aの第1の側面31とセル11Bの第2の側面32との間において、セル11Bの第2の側面32と第1のセパレータ12Aとの間に介在する。第1のセパレータ12Aは、絶縁材51を介してセル11Bに接するとともに、直接的にセル11Aに接する。
The insulating
また、絶縁材51は、第1のセパレータ12Bの、第1の表面48に塗布される。このため、絶縁材51は、セル11Aの第2の側面32とセル11Cの第1の側面31との間において、セル11Cの第1の側面31と第1のセパレータ12Bとの間に介在する。第1のセパレータ12Bは、絶縁材51を介してセル11Cに接するとともに、直接的にセル11Aに接する。
The insulating
第1のセパレータ12によって、複数のセル11は、X軸に沿う方向において互いに離間される。言い換えると、セル11の第1及び第2の側面31,32は、第1のセパレータ12によって支持及び押圧される。さらに、第1のセパレータ12に塗布された絶縁材51によって、X軸に沿う方向に隣り合うセル11の間は絶縁される。
The plurality of
セル11の第1及び第2の側面31,32のうち、絶縁材51に接する方は、例えば着色される。これにより、製造時におけるセル11及び第1のセパレータ12の向きの間違いが抑制される。
Of the first and second side surfaces 31 and 32 of the
図1に示すように、それぞれの第2のセパレータ13は、Y軸に沿う方向に隣り合うセル11の間に位置する。このように、第2のセパレータ13に関して、Y軸に沿う方向が第1の方向の一例である。例えば、一つの第2のセパレータ13は、隣り合うセル11の一方の第1の端面37と、隣り合うセル11の他方の第2の端面38との間に位置する。このように、第2のセパレータ13に関して、第1の端面37が第1の面の一例であり、第2の端面38が第2の面の一例である。
As shown in FIG. 1, each
第1のセパレータ12と同じく、第2のセパレータ13は、複数の第1の部分41と、複数の第2の部分42と、複数の第3の部分43と、第1の表面48と、第2の表面49とを有する。第2のセパレータ13の第1の部分41は、隣り合うセル11のうち一方の第1の端面37に接する。第2のセパレータ13の第2の部分42は、隣り合うセル11のうち他方の第2の端面38に接する。第2のセパレータ13の第3の部分43は、Y軸に沿う方向に延びる。
Similar to the
第1のセパレータ12と同じく、第2のセパレータ13は、複数の第1の流路45と複数の第2の流路46とを形成する。第2のセパレータ13に形成される第1の流路45は、第2のセパレータ13の第2の部分42及び二つの第3の部分43と、セル11の第1の端面37とによって形成される。第2のセパレータ13に形成される第2の流路46は、第2のセパレータ13の第1の部分41及び二つの第3の部分43と、セル11の第2の端面38とによって形成される。第2のセパレータ13によって形成される第1及び第2の流路45,46は、X軸に沿う方向に延びる。
Similar to the
第2のセパレータ13において、第1の表面48は、セル11の第1の端面37に向く。第2の表面49は、第1の表面48の反対側に位置し、セル11の第2の端面38に向く。第1又は第2の表面48,49に、絶縁材51が塗布される。
In the
図1に示すように、筐体14は、複数のセル11、複数の第1のセパレータ12、複数の第2のセパレータ13、及び基板15を収容する。筐体14は、ロワーケース55と、リテーナ56と、アッパーケース57とを有する。ロワーケース55は、第1の部材の一例である。リテーナ56は、第2の部材の一例である。
As shown in FIG. 1, the
ロワーケース55は、一面が開放された略直方体の箱型に形成される。ロワーケース55に、複数のセル11、複数の第1のセパレータ12、及び複数の第2のセパレータ13が収容される。ロワーケース55は、底壁61と、複数の側壁62とを有する。
The
底壁61は、複数のセル11の底面33を支持する。側壁62は、底壁61の端部からそれぞれ上方に立ち上がる。側壁62に、複数の開口64が設けられる。開口64は、いくつかの第1及び第2の流路45,46と、筐体14の外部とを接続する。
The
リテーナ56は、例えば、爪やネジによってロワーケース55に取り付けられ、ロワーケース55の開放された部分を覆う。すなわち、リテーナ56は、ロワーケース55に収容された複数のセル11と、複数の第1のセパレータ12と、複数の第2のセパレータ13とを覆う。リテーナ56に、基板15が収容される。図3に示すように、リテーナ56は隔壁66を有する。
The
隔壁66は、セル11の上面34に当接する。すなわち、セル11は、Z軸に沿う方向において、ロワーケース55の底壁61と、リテーナ56の隔壁66との間に設けられる。セル11は、底壁61と隔壁66とによって固定される。
The
Z軸に沿う方向における第1のセパレータ12の下端部12aは、ロワーケース55の底壁61に接する。下端部12aは、第1の端部の一例である。一方、Z軸に沿う方向における第1のセパレータ12の上端部12bは、リテーナ56の隔壁66に接する。上端部12bは、第2の端部の一例であり、下端部12aの反対側に位置する。
The
第1のセパレータ12は、ロワーケース55の底壁61と、リテーナ56の隔壁66とによって、Z軸に沿う方向に弾性的に圧縮される。言い換えると、第1のセパレータ12は、底壁61と隔壁66とによって、長手方向に押し潰される。
The
図4は、第1の実施形態の第1のセパレータ12の一部を示す断面図である。図4に実線で示すように、第1のセパレータ12が外力を受けない自由状態において、第1のセパレータ12のZ軸に沿う方向における長さは、セル11のZ軸に沿う方向における長さよりも長い。
FIG. 4 is a cross-sectional view showing a part of the
また、自由状態において、第1のセパレータ12の第3の部分43の少なくとも一部は、X軸と斜めに交差する方向に延びる。このような第3の部分43に、複数の溝71が設けられる。
In the free state, at least a part of the
溝71は、Y軸に沿う方向に延びる。第1のセパレータ12に外力が作用すると、溝71が設けられた部分に応力集中が生じ、当該部分を起点に第1のセパレータ12が折れ曲がる。このように、溝71が設けられた第3の部分43は、第1の部分41よりも変形しやすい。同じく、溝71が設けられた第3の部分43は、第2の部分42よりも変形しやすい。溝71が設けられた第3の部分43は、屈曲部の一例であり、例えば、易変形部又は脆弱部とも称され得る。
The
自由状態の第1のセパレータ12の第1の端部12aと第2の端部12bとの間の長さは、Z軸に沿う方向におけるロワーケース55の底壁61とリテーナ56の隔壁66との間の距離よりも長い。このため、複数のセル11、複数の第1のセパレータ12、及び複数の第2のセパレータ13が筐体14に収容されると、第1のセパレータ12は、ロワーケース55とリテーナ56とによって、Z軸に沿う方向に圧縮される。当該圧縮によって、溝71が設けられた第3の部分43が、図4の二点鎖線で示すように弾性変形する。これにより、第1のセパレータ12は、Z軸に沿う方向において、ロワーケース55とリテーナ56との間に収まる。
The length between the
弾性変形した第1のセパレータ12は、復元力によって、ロワーケース55の底壁61と、リテーナ56の隔壁66とを押す。このため、第1のセパレータ12は、底壁61と隔壁66との間で固定される。第1のセパレータ12が固定されることで、第1の流路45の形状と第2の流路46の形状とが変わりにくくなる。
The elastically deformed
第1のセパレータ12の下端部12aは、底壁61に例えば接着によって固定される。第1のセパレータ12の上端部12bは、隔壁66に例えば接着によって固定される。これにより、第1のセパレータ12が、底壁61と隔壁66との間でより確実に固定される。
The
図3に示すように、隔壁66に、複数の端子孔68が設けられる。複数の端子孔68は、セル11の正極端子23及び負極端子24を、それぞれ露出させる。露出された正極端子23は、隣り合う負極端子24に、接続バスバー69によって電気的に接続される。すなわち、並べられた複数のセル11は、直列に接続される。
As shown in FIG. 3, the
図1に示すアッパーケース57は、例えば、爪やネジによってリテーナ56に取り付けられる。アッパーケース57は、リテーナ56に収容された基板15を覆う。このように、本実施形態における基板15は、セル11の上方向に配置される。しかし、基板15は、例えば、セル11の側方又は下方向に配置されるようにロワーケース55に収容されても良く、セル11から離間して配置されても良く、筐体14の外部に露出されても良く、他の場所に配置されても良い。アッパーケース57に、電池モジュール10の電極端子が設けられても良い。
The
ロワーケース55に設けられた開口64から、外気(風)が複数の第1及び第2の流路45,46に流入する。第1の流路45を流れる風は、セル11の第1の側面31に直接的に接する。さらに、第2の流路46を流れる風は、セル11の第2の側面32に直接的に接する。言い換えると、セル11は、第1及び第2の流路45,46を流れる風によって直接空気冷却される。
From the
さらに、第1及び第2の流路45,46を流れる風は、金属によって作られた第1及び第2のセパレータ12,13に接する。第1及び第2のセパレータ12,13は、セル11に接する。このため、セル11の熱は、第1及び第2のセパレータ12,13に伝導し、第1及び第2の流路45,46を流れる風によって冷却される。言い換えると、第1及び第2のセパレータ12,13は、セル11に取り付けられた放熱フィンのように機能し、セル11の冷却を促進する。
Furthermore, the wind flowing through the first and
第1の実施の形態に係る電池モジュール10において、隣り合うセル11の間で第1及び第2の流路45,46を形成する第1及び第2のセパレータ12,13が、金属によって作られる。これにより、第1及び第2のセパレータ12,13が例えば樹脂によって作られるよりも、セル11の熱が第1及び第2のセパレータ12,13に伝導しやすくなる。第1及び第2のセパレータ12,13に伝導した熱は、第1及び第2のセパレータ12,13によって形成された第1及び第2の流路45,46を流れる風(熱媒体)により放熱される。このように、第1及び第2のセパレータ12,13が例えば放熱フィンのように機能するため、セル11の冷却効率を向上することができる。さらに、一般的に樹脂よりも金属の方が高い強度を有するため、第1及び第2のセパレータ12,13を薄肉化でき、隣り合うセル11の間により広い第1及び第2の流路45,46を設けることができる。さらに、第1及び第2のセパレータ12,13の表面積が増大する。これにより、第1及び第2の流路45,46を流れる風の流量と、当該風と第1及び第2のセパレータ12,13との接触面積とが増大し、セル11の冷却効率を向上することができる。
In the
絶縁材51が、隣り合うセル11のうち一方の第1の側面31と隣り合うセル11のうち他方の第2の側面32との間において、第1の側面31と第1のセパレータ12との間、及び第2の側面32と第1のセパレータ12との間、の少なくとも一方に介在する。このため、第1のセパレータ12が金属によって作られても、隣り合うセル11の間で短絡が生じることが抑制される。さらに、絶縁材51が熱伝導性を有するため、セル11と第1及び第2のセパレータ12,13との間に絶縁材51が介在したとしても、セル11の熱が絶縁材51を介して第1及び第2のセパレータ12,13に伝導する。これにより、セル11の冷却効率を向上することができる。
Between the
第1のセパレータ12において、隣り合うセル11のうち一方の第1の側面31に接する第1の部分41と、隣り合うセル11のうち他方の第2の側面32に接する第2の部分42と、がZ軸に沿う方向において交互に設けられる。これにより、Z軸に沿う方向においてセル11の冷却に偏りが生じることが抑制され、セル11をより効率的に冷却できる。
In the
第1のセパレータ12の第3の部分43は、第1の部分41の端部と第2の部分42の端部とを接続するとともに、セル11が並べられるX軸に沿う方向に延びる。これにより、第3の部分43によって、隣り合うセル11の間がより強く支持され、長期間の使用によるセル11の膨張が抑制される。さらに、第3の部分43がX軸に沿う方向に延びるため、第1の部分41、第2の部分42、及び第3の部分43が略矩形の断面を有する第1及び第2の流路45,46を形成する。このため、例えば第1のセパレータ12が略半円形の断面を有する第1及び第2の流路45,46を形成する場合に比べ、第1のセパレータ12の表面積が広くなる。すなわち、第1のセパレータ12と第1及び第2の流路45,46を流れる流体との接触面積が広くなり、セル11をより効率的に冷却できる。
The
第1の部分41は、セル11の第1の側面31に沿って延びる。第2の部分42は、セル11の第2の側面32に沿って延びる。このため、セル11と第1のセパレータ12との接触面積が大きくなり、セル11をより効率的に冷却できる。
The
絶縁材51は、セル11の第1の側面31と第1のセパレータ12との間、又は第2の側面32と第1のセパレータ12との間に介在する。これにより、第1及び第2の側面32の一方は絶縁材51に接触するが、第1及び第2の側面32の他方は金属製の第1のセパレータ12に直接的に接触できる。従って、セル11と第1のセパレータ12との間でより熱が伝わりやすくなり、セル11をより効率的に冷却できる。
The insulating
絶縁材51は、第1のセパレータ12の第1の表面48又は第2の表面49に塗布される。これにより、セル11の間に第1のセパレータ12を介在させるだけで、絶縁材51をセル11の第1の側面31と第1のセパレータ12との間、又は第2の側面32と第1のセパレータ12との間に容易に介在させることができる。
The insulating
第1及び第2のセパレータ12,13は、セル11のケース21よりも軟らかい。これにより、第1及び第2のセパレータ12,13が金属で作られても、第1及び第2のセパレータ12,13がセル11を傷つけることが抑制される。
The first and
複数の絶縁材51は、セル11Bと第1のセパレータ12Aとの間に設けられるとともに、セル11Cと第1のセパレータ12Bとの間に設けられ、セル11Aと第1のセパレータ12との間には設けられない。すなわち、セル11Aは、二つの第1のセパレータ12に直接的に接する。このため、セル11Aから二つの第1のセパレータ12に熱が伝わりやすくなる。従って、複数のセル11が並べられたX軸に沿う方向において中央に位置し、複数のセル11のうちで最も高温になりやすいセル11Aの冷却効率を向上することができる。
The plurality of insulating
自由状態の第1のセパレータ12の第1の端部12aと第2の端部12bとの間の長さは、Z軸に沿う方向におけるロワーケース55の底壁61とリテーナ56の隔壁66との間の距離よりも長い。このため、ケース21は、ロワーケース55とリテーナ56とによって、第1及び第2のセパレータ12,13をZ軸に沿う方向に弾性的に圧縮する。従って、Z軸に沿う方向における第1及び第2のセパレータ12,13の長さの寸法公差を大きく設定したとしても、第1及び第2のセパレータ12,13をロワーケース55とリテーナ56との間に収めることができ、電池モジュール10の製造が容易になる。なお、第1及び第2のセパレータ12,13が、例えば合成樹脂のような他の材料により作られたとしても、同じく電池モジュール10の製造が容易になる。
The length between the
もしZ軸に沿う方向における第1及び第2のセパレータ12,13の長さが短く設定されることにより第1及び第2のセパレータ12,13がロワーケース55又はリテーナ56から離間すると、隣り合うセル11のうち一方に接する第1の流路45と、隣り合うセル11のうち他方に接する第2の流路46との断面積が異なってしまう場合がある。しかし、本実施形態の第1及び第2のセパレータ12,13はロワーケース55とリテーナ56とに接触するため、ロワーケース55とリテーナ56との間で第1及び第2のセパレータ12,13が固定される。このため、隣り合う一方のセル11に接する第1の流路45と、隣り合う他方のセル11に接する第2の流路46との断面積を均等にすることができ、複数のセル11をより均等に冷却することができる。なお、第1及び第2のセパレータ12,13が、例えば合成樹脂のような他の材料により作られたとしても、同じく複数のセル11をより均等に冷却することができる。
If the first and
溝71が設けられた第3の部分43は、セル11に接する第1及び第2の部分41,42よりも変形しやすい。このため、第1及び第2の部分41,42がより確実にセル11に接し、第1及び第2のセパレータ12,13とセル11との間で所望の接触面積を確保しやすい。さらに、ロワーケース55とリテーナ56との間で第1及び第2のセパレータ12,13を挟み込むときに第3の部分43で弾性変形が生じやすいため、意図しない変形により、隣り合う一方のセル11に接する第1の流路45と、隣り合う他方のセル11に接する第2の流路46との断面積に差が生じることが抑制される。
The
例えば図3において、絶縁材51は、第1及び第2のセパレータ12,13の、第1又は第2の表面48,49の全域に塗布される。しかし、絶縁材51は、第1又は第2の表面48,49の一部に塗布されても良い。例えば、絶縁材51は、第1又は第2の表面48,49の、セル11に接する部分にのみ塗布されても良い。
For example, in FIG. 3, the insulating
以下に、第2の実施の形態について、図5を参照して説明する。なお、以下の実施形態の説明において、既に説明された構成要素と同様の機能を持つ構成要素は、当該既述の構成要素と同じ符号が付され、さらに説明が省略される場合がある。また、同じ符号が付された複数の構成要素は、全ての機能及び性質が共通するとは限らず、各実施形態に応じた異なる機能及び性質を有していても良い。 The second embodiment will be described below with reference to FIG. In the following description of the embodiment, components having the same functions as those already described are denoted by the same reference numerals as those described above, and further description may be omitted. In addition, a plurality of components to which the same reference numerals are attached do not necessarily have the same functions and properties, and may have different functions and properties according to each embodiment.
図5は、第2の実施の形態に係る電池モジュール10の一部を示す断面図である。図5に示すように、第2の実施形態において、絶縁材51は、第1及び第2のセパレータ12,13ではなく、セル11に塗布される。
FIG. 5 is a cross-sectional view showing a part of the
例えば、絶縁材51は、セル11Aの第1の側面31とセル11Bの第2の側面32との間において、セル11Bの第2の側面32に塗布される。このため、絶縁材51は、セル11Bの第2の側面32と、第1のセパレータ12との間に介在する。セル11Bは、絶縁材51を介して第1のセパレータ12に接する。一方、セル11Aは、第1のセパレータ12に直接的に接する。
For example, the insulating
また、絶縁材51は、セル11Aの第2の側面32とセル11Cの第1の側面31との間において、セル11Cの第1の側面31に塗布される。このため、絶縁材51は、セル11Cの第1の側面31と、第1のセパレータ12との間に介在する。セル11Cは、絶縁材51を介して第1のセパレータ12に接する。一方、セル11Aは、第1のセパレータ12に直接的に接する。
The insulating
以上説明したように、絶縁材51は、第1及び第2のセパレータ12,13に限らず、セル11に塗布されても良い。さらに、絶縁材51は、第1及び第2のセパレータ12,13と、セル11とに塗布されても良い。加えて、絶縁材51は、例えば、セル11と第1又は第2のセパレータ12,13との間に介在するシートであっても良い。
As described above, the insulating
以下に、第3の実施の形態について、図6を参照して説明する。図6は、第3の実施の形態に係る電池モジュール10の一部を示す断面図である。第3の実施形態の第1及び第2のセパレータ12,13は、図6に示す複数の第1の突出部81と、複数の第2の突出部82とをさらに有する。
Hereinafter, a third embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 6 is a cross-sectional view showing a part of the
図6に示すように、第1の突出部81は、第1のセパレータ12の第1の部分41から、X軸に沿う方向に突出する。第1の突出部81の先端部は、セル11に当接する。例えば、第1のセパレータ12Aにおいて、第1の部分41はセル11Aに接し、当該第1の部分41から突出する第1の突出部81の先端はセル11Bに当接する。また、第1のセパレータ12Bにおいて、第1の部分41はセル11Cに接し、当該第1の部分41から突出する第1の突出部81の先端部はセル11Aに当接する。
As shown in FIG. 6, the
第2の突出部82は、第1のセパレータ12の第2の部分42から、X軸に沿う方向に突出する。第2の突出部82の先端部は、セル11に当接する。例えば、第1のセパレータ12Aにおいて、第2の部分42はセル11Bに接し、当該第2の部分42から突出する第2の突出部82の先端はセル11Aに当接する。また、第1のセパレータ12Bにおいて、第2の部分42はセル11Aに接し、当該第2の部分42から突出する第2の突出部82の先端部はセル11Cに当接する。
The
X軸に沿う方向における第1の部分41と第1の突出部81との長さの合計は、X軸に沿う方向に隣り合うセル11の間の間隔に大よそ等しい。同じく、X軸に沿う方向における第2の部分42と第2の突出部82との長さの合計は、X軸に沿う方向に隣り合うセル11の間の間隔に大よそ等しい。このため、第1及び第2の突出部81,82がセル11を支持し、セル11の膨張を抑制する。
The total length of the
第1及び第2の突出部81,82は、それぞれ、Y軸に沿う方向に延びる。このような第1及び第2の突出部81,82が設けられることで、第1及び第2の部分41,42のそれぞれの剛性は、第3の部分43の剛性よりも高くなる。言い換えると、第1及び第2の突出部81,82は、第1及び第2の部分41,42を、第3の部分43よりも曲がりにくくする。
The first and
第1のセパレータ12に外力が作用すると、第1及び第2の部分41,42よりも曲がりやすい第3の部分43に応力集中が生じ、第3の部分43を起点に第1のセパレータ12が折れ曲がる。第3の部分43に溝71が設けられるため、第3の部分43はさらに容易に曲げられる。
When an external force is applied to the
第3の実施形態の電池モジュール10において、第1及び第2のセパレータ12,13は、第1及び第2の突出部81,82を有する。このため、第1及び第2の部分41,42が第3の部分43よりも変形しにくくなる。したがって、第1及び第2の部分41,42がより確実にセル11に接し、第1及び第2のセパレータ12,13とセル11との間で所望の接触面積を確保しやすい。さらに、ロワーケース55とリテーナ56との間で第1及び第2のセパレータ12,13を挟み込むときに第3の部分43で弾性変形が生じやすいため、意図しない変形により、隣り合う一方のセル11に接する第1の流路45と、隣り合う他方のセル11に接する第2の流路46との断面積に差が生じることが抑制される。
In the
以上説明した少なくとも一つの実施形態によれば、セパレータが金属によって作られ、セルとセパレータの間に絶縁部が介在する。これにより、セルの冷却効率を向上することができる。 According to at least one embodiment described above, the separator is made of metal, and the insulating portion is interposed between the cell and the separator. Thereby, the cooling efficiency of a cell can be improved.
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。 Although several embodiments of the present invention have been described, these embodiments are presented by way of example and are not intended to limit the scope of the invention. These novel embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the scope of the invention. These embodiments and modifications thereof are included in the scope and gist of the invention, and are included in the invention described in the claims and the equivalents thereof.
10…電池モジュール、11,11A,11B,11C…セル、12…第1のセパレータ、12a…下端部、12b…上端部、13…第2のセパレータ、14…筐体、21…ケース、31…第1の側面、32…第2の側面、37…第1の端面、38…第2の端面、41…第1の部分、42…第2の部分、43…第3の部分、45…第1の流路、46…第2の流路、48…第1の表面、49…第2の表面、51…絶縁材、55…ロワーケース、56…リテーナ、71…溝。
DESCRIPTION OF
Claims (9)
それぞれが、隣り合う前記セルの間に位置し、隣り合う前記セルの間に流路を形成するとともに、金属によって作られた、複数のセパレータと、
それぞれが、隣り合う前記セルのうち一方の前記第1の面と隣り合う前記セルのうち他方の前記第2の面との間において、前記第1の面と前記セパレータとの間、及び前記第2の面と前記セパレータとの間、の少なくとも一方に介在するとともに熱伝導性及び絶縁性を有する、複数の絶縁部と、
を具備する電池モジュール。 A plurality of cells that are arranged in a first direction and each have a first surface facing the first direction and a second surface located on the opposite side of the first surface;
A plurality of separators, each of which is located between the adjacent cells, forms a flow path between the adjacent cells, and is made of metal;
Each between the first surface of one of the adjacent cells and the second surface of the other of the adjacent cells, between the first surface and the separator, and the first A plurality of insulating portions interposed between at least one of the two surfaces and the separator and having thermal conductivity and insulating properties;
A battery module comprising:
前記第1の部分と前記第2の部分とは、前記第2の方向において交互に設けられる、
請求項1の電池モジュール。 Each of the separators is in contact with the first surface of one of the adjacent cells, and a plurality of first portions arranged at intervals in a second direction intersecting the first direction; A plurality of second portions that are in contact with the other second surface of the cells adjacent to each other and are arranged at intervals in the second direction;
The first part and the second part are provided alternately in the second direction,
The battery module according to claim 1.
それぞれの前記絶縁部は、前記第3の面又は前記第4の面に塗布される、
請求項4の電池モジュール。 Each of the separators has a third surface facing the first surface, and a fourth surface located on the opposite side of the third surface and facing the second surface,
Each of the insulating portions is applied to the third surface or the fourth surface.
The battery module according to claim 4.
それぞれの前記セパレータは、前記ケースに接するとともに、前記ケースよりも軟らかい、
請求項1乃至請求項5のいずれか一つの電池モジュール。 Each said cell has a case,
Each of the separators is in contact with the case and is softer than the case,
The battery module according to any one of claims 1 to 5.
前記複数の絶縁部は、前記第2のセルと、前記第1のセル及び前記第2のセルの間に位置する前記セパレータと、の間に介在するとともに、前記第3のセルと、前記第1のセル及び前記第3のセルの間に位置する前記セパレータと、の間に介在する、
請求項1乃至請求項6のいずれか一つの電池モジュール。 The plurality of cells include: a first cell located in the center among the plurality of cells arranged in the first direction; a second cell facing the first surface of the first cell; A third cell facing the second surface of the first cell;
The plurality of insulating portions are interposed between the second cell and the first cell and the separator positioned between the second cell, the third cell, and the first cell. Interposed between the one cell and the separator located between the third cell,
The battery module according to claim 1.
それぞれの前記セパレータは、前記第2の方向における第1の端部と、前記第1の端部の反対側に位置する第2の端部と、を有し、
前記筐体は、前記第1の端部に接する第1の部材と、前記第2の端部に接する第2の部材とを有し、
自由状態の前記セパレータの前記第1の端部と前記第2の端部との間の長さは、前記第2の方向における前記第1の部材と前記第2の部材との間の距離よりも長い、
請求項2の電池モジュール。 A housing for accommodating the plurality of cells, the plurality of separators, and the plurality of insulating portions;
Each of the separators has a first end in the second direction, and a second end located on the opposite side of the first end,
The housing includes a first member in contact with the first end portion, and a second member in contact with the second end portion,
The length between the first end and the second end of the separator in a free state is greater than the distance between the first member and the second member in the second direction. Too long,
The battery module according to claim 2.
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