JP2017054693A - Battery pack - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電池パックに関する。 The present invention relates to a battery pack.
従来の電池パックとして、例えば特許文献1に記載の電池パックがある。この電池パックは、筐体内に複数の電池モジュールが収容されることによって構成されている。各電池モジュールは、エンドプレートに取り付けられたブラケットを介し、ボルトなどの締結部材によって筐体の内壁に固定されている。各電池モジュールの電池セル間には、伝熱プレートが配置され、電池セルで発生した熱は、伝熱プレートを介して筐体の側壁側に放熱される。
As a conventional battery pack, there is a battery pack described in
上述したような電池パックでは、筐体に対する電池モジュールの組み付けを容易化する構造が検討されている。このような構造として、電池モジュールを筐体に直接組み付けるのではなく、電池モジュールを組み付けた枠体を筐体内に収容させる構造が考えられる。枠体を用いた構造においても、筐体への伝熱を前提とした電池モジュールの放熱性の確保が求められる。 In the battery pack as described above, a structure for facilitating the assembly of the battery module to the housing has been studied. As such a structure, a structure in which the battery module is not directly assembled to the housing but a frame body assembled with the battery module is accommodated in the housing is conceivable. Even in a structure using a frame, it is required to ensure heat dissipation of the battery module on the premise of heat transfer to the housing.
本発明は、上記課題の解決のためになされたものであり、筐体に対する電池モジュールの組み付け容易性及び電池モジュールの放熱性を良好に確保できる電池パックを提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a battery pack that can satisfactorily ensure the ease of assembly of the battery module to the housing and the heat dissipation of the battery module.
上記課題の解決のため、本発明の一側面に係る電池パックは、筐体と、筐体内に配置された枠体と、電池セルの配列体と、配列体を電池セルの配列方向に挟むように設けられた平板状のブラケットとを有する電池モジュールと、を備え、電池モジュールにおける配列体の配列方向に交差する側面が筐体の内壁に当接した状態でブラケットが枠体に固定されている。 In order to solve the above-described problem, a battery pack according to one aspect of the present invention has a housing, a frame body disposed in the housing, an array of battery cells, and the array body sandwiched in the array direction of the battery cells. A battery module having a plate-like bracket provided on the battery module, and the bracket is fixed to the frame body with the side surface intersecting the arrangement direction of the battery array in the battery module being in contact with the inner wall of the housing .
この電池パックでは、電池モジュールにおける配列体の配列方向に交差する側面を筐体の内壁に当接させることで、電池セルで発生した熱を筐体側に放熱させることができる。また、この電池パックでは、電池モジュールが予め組み付けられた枠体を筐体に収容させることで、電池モジュールを筐体に直接組み付ける場合に比べて、筐体に対する電池モジュールの組み付け容易性を確保できる。このとき、電池モジュールにおいて平板状のブラケットを用いることで、枠体に対する電池モジュールの位置決めが容易となり、電池モジュールの側面と筐体の内壁とを隙間無く当接させることが可能となる。したがって、電池モジュールの放熱性を良好に確保できる。 In this battery pack, the heat generated in the battery cells can be radiated to the housing side by bringing the side surface intersecting the arrangement direction of the array body in the battery module into contact with the inner wall of the housing. Further, in this battery pack, by assembling a frame body in which the battery module is pre-assembled in the housing, it is possible to secure the ease of assembling the battery module to the housing as compared with the case where the battery module is directly assembled to the housing. . At this time, by using a flat bracket in the battery module, the battery module can be easily positioned with respect to the frame, and the side surface of the battery module and the inner wall of the housing can be brought into contact with no gap. Therefore, good heat dissipation of the battery module can be ensured.
また、配列体において、電池セル間には伝熱プレートが配置され、伝熱プレートは、電池モジュールの側面に延出する延出面を有し、延出面が電池モジュールの側面として筐体の内壁に当接していてもよい。この場合、伝熱プレートの延出面が筐体の内壁に当接することで、電池モジュールの放熱性を一層良好なものにすることができる。 Further, in the array, a heat transfer plate is disposed between the battery cells, and the heat transfer plate has an extending surface extending to the side surface of the battery module, and the extending surface is formed on the inner wall of the housing as the side surface of the battery module. You may contact | abut. In this case, the extended surface of the heat transfer plate abuts against the inner wall of the housing, so that the heat dissipation of the battery module can be further improved.
また、電池モジュールの側面は、電池セルの配列方向から見て、ブラケットの端面と面一又はブラケットの端面よりも外側に位置していてもよい。これにより、電池モジュールの側面と筐体の内壁とを一層確実に隙間無く当接させることができる。 Moreover, the side surface of the battery module may be positioned flush with the end surface of the bracket or outside the end surface of the bracket when viewed from the arrangement direction of the battery cells. Thereby, the side surface of a battery module and the inner wall of a housing | casing can be contact | abutted more reliably without gap.
また、ブラケットには、枠体を構成する梁部の断面形状に応じた切欠部が設けられ、切欠部に梁部を係合させた状態で、ブラケットが締結部材によって枠体に締結されていてもよい。この場合、枠体に対する電池モジュールの位置決めが一層容易となる。 In addition, the bracket is provided with a notch according to the cross-sectional shape of the beam portion constituting the frame, and the bracket is fastened to the frame by a fastening member in a state where the beam is engaged with the notch. Also good. In this case, it becomes easier to position the battery module with respect to the frame.
また、締結部材は、ボルトであり、配列体の配列方向に交差する向きにボルトが配されていてもよい。こうすると、ボルトによる締結力が電池モジュールにおける各電池セルの拘束力に影響することを防止できる。 Moreover, a fastening member is a volt | bolt and the volt | bolt may be distribute | arranged in the direction which cross | intersects the sequence direction of an array body. If it carries out like this, it can prevent that the fastening force by a volt | bolt influences the binding force of each battery cell in a battery module.
本発明の一側面に係る電池パックによれば、筐体に対する電池モジュールの組み付け容易性及び電池モジュールの放熱性を良好に確保できる。 According to the battery pack of one aspect of the present invention, it is possible to satisfactorily ensure the ease of assembling the battery module to the housing and the heat dissipation of the battery module.
以下、図面を参照しながら、本発明の一側面に係る電池パックの好適な実施形態について詳細に説明する。 Hereinafter, preferred embodiments of a battery pack according to one aspect of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
図1は、本発明に係る電池パックの一実施形態を示す斜視図である。同図に示す電池パック1は、例えば自動車やフォークリフトといった各種の車両にバッテリとして搭載される。図1に示すように、電池パック1は、筐体2内に複数の電池モジュール3が収容されることによって構成されている。
FIG. 1 is a perspective view showing an embodiment of a battery pack according to the present invention. The
筐体2は、例えば鉄(SS400)などの金属材料によって形成され、全体として略直方体形状の箱体をなしている。筐体2の内部は、電池モジュール3や制御用基板(不図示)などが収容される収容空間Sとなっている。筐体2は、有底の本体部4と、本体部4の一面側の開口部分を塞ぐ蓋部5とを有している。
The housing |
本体部4は、例えばベース板6と、ベース板6の4辺にそれぞれ立設された複数の側板7とを有している。ベース板6と側板7とは、それぞれ矩形の平板部材からなり、ベース板6の縁部と側板7の縁部とを互いに溶接することによって本体部4が形成されている。ベース板6の厚さは、側板7の厚さよりも大きくてもよい。蓋部5は、例えばベース板6と同形状をなす矩形の平板部材からなる。蓋部5は、ボルト等の締結部材或いは溶接によって側板7の縁部に固定され、本体部4の開口部分を気密かつ水密に塞いでいる。
The
筐体2の収容空間Sへの電池モジュール3の収容には、図2に示すように、枠体11が用いられている。枠体11は、例えば金属製の梁部12を溶接等によって連結することによって構成され、収容空間Sにほぼ隙間無く嵌まり込むように略直方体形状をなしている。梁部12は、例えば断面正方形状の棒状をなし、枠体11の略直方体形状の外郭をなす外郭部分と、外郭部分の中点同士を結ぶ内郭部分とを有している。これにより、枠体11には、電池モジュール3を組み付ける略直方体形状の組付領域Kが複数形成されている。なお、枠体11の幅方向の中央部分を構成する梁部12(梁部12a)の幅は、当該梁部12によって左右に隣り合う組付領域K,Kを共通して構成する関係上、他の梁部12の幅の2倍程度となっている。
For housing the
なお、図1では、筐体2内に単体の電池モジュール3を図示しているが、本実施形態では、枠体11に4×2の組付領域Kが設けられており、最大で8体の電池モジュール3を組み付け可能となっている。また、組付領域の底部を構成する梁部12には、電池モジュール3の組み付けに用いられるボルト28を挿通させる挿通孔(不図示)が各組付領域Kごとに形成されている(図5参照)。
In FIG. 1, the
枠体11に組み付けられる電池モジュール3は、図3に示すように、複数の電池セル21を配列してなる配列体22と、配列体22に対して電池セル21の配列方向に拘束荷重を付加する拘束部材23とを備えている。配列体22では、伝熱プレート48(図4参照)を介し、複数の電池セル21が配列されている。配列体22の一方端には、例えばウレタン製のゴムスポンジによって矩形の板状に形成された弾性体(不図示)が配置されている。
As shown in FIG. 3, the
弾性体の形成材料としては、例えばエチレンプロピレンジエンゴム(EPDM)、クロロプレンゴム、シリコンゴムなどが挙げられる。また、弾性体は、ゴムに限られず、バネ材などであってもよい。弾性体は、拘束荷重による電池セル21の破損を防止する目的で用いられる部材であり、電池セル21の配列方向の両端に配置されていてもよく、電池セル21,21間に配置されていてもよい。
Examples of the elastic material include ethylene propylene diene rubber (EPDM), chloroprene rubber, and silicon rubber. Further, the elastic body is not limited to rubber, and may be a spring material or the like. The elastic body is a member used for the purpose of preventing the
拘束部材23は、一対のブラケット24,24と、ブラケット24,24同士を締結する締結部材とによって構成されている。ブラケット24は、配列体22のエンドプレートとしても機能する略矩形の平板状の部材であり、配列体22及び弾性体を挟むように、電池セル21の配列方向の両端にそれぞれ配置されている。ブラケット24の厚さは、例えば枠体11における梁部12の断面の一辺の長さと同程度となっている。
The restraining
ブラケット24の底部側の角部には、枠体11における梁部12の断面形状に応じた形状の切欠部24aがそれぞれ設けられている。本実施形態では、梁部12の断面形状が正方形状となっており、切欠部24aの形状も正方形状となっている。切欠部24aの一辺の長さは、隣接する組付領域K,K間で梁部12aが共通化されているため、梁部12aの幅の略半分(他の梁部12の一辺と等長)となっている。切欠部24aを構成する端面のうち、ブラケット24の底部側を向く端面24bには、後述するボルト28を螺合するボルト孔(不図示)が設けられている(図5参照)。
締結部材は、例えば長尺のボルト25と、ボルト25に螺合されるナット(不図示)とによって構成されている。ボルト25は、例えばブラケット24の上下の縁部の位置で電池モジュール3に挿通されている。各ボルト25の先端にブラケット24の外側からナットが螺合されることで、電池セル21、伝熱プレート48、及び弾性体が挟持されてユニット化されると共に拘束荷重が付加される。
The fastening member includes, for example, a
電池セル21は、例えばリチウムイオン二次電池などの非水電解質二次電池といった蓄電池である。図4に示すように、例えば略直方体形状をなす中空のケース32と、ケース32内に収容された電極組立体33とを備えている。ケース32は、例えばアルミニウム等の金属によって形成され、ケース32の内部には、例えば有機溶媒系又は非水系の電解液が注入されている。ケース32の頂面には、一対の電極端子34,34が互いに離間して配置されている。一方の電極端子34は、正極端子であり、電極組立体33の正極と電気的に接続されている。他方の電極端子34は、負極端子であり、電極組立体33の負極と電気的に接続されている。
The
電極組立体33は、正極、負極、及び正極と負極との間に配置されたセパレータによって構成されている。正極、負極、及びセパレータは、いずれもシート形状を有しており、交互に積層された正極及び負極の間にセパレータが配置されている。セパレータは袋状であってもよい。この場合には例えば正極を収容した袋状のセパレータと負極とが交互に積層される。
The
各電池セル21は、セルホルダ41によって保持されている。セルホルダ41は、図4に示すように、枠体42と、仕切部43と、端子収容部44と、ボルトガイド部45とを有している。枠体42は、底板46と、底板46の幅方向の縁部に立設された一対の側板47,47とを有している。仕切部43は、底板46と略平行に設けられた板状部材である。仕切部43は、電池セル21のケース32の高さに応じた位置で、側板47,47同士を連結している。このような構成により、セルホルダ41に電池セル21を嵌め込むと、ケース32における配列体22の配列方向の側面32aが枠体11から露出した状態で、ケース32の底面32b及び幅方向の側面32cがセルホルダ41の枠体42によって保持される。
Each
端子収容部44は、電池セル21の電極端子34,34を収容する部分である。端子収容部44は、仕切部43上に設けられ、枠体42に電池セル21が嵌め込まれた際に電極端子34,34を包囲する。ボルトガイド部45は、拘束部材23のボルト25を挿通させる部分である。ボルトガイド部45は、仕切部43及び底板46にそれぞれ設けられている。仕切部43側のボルトガイド部45は、仕切部43上において、端子収容部44の内側に端子収容部44に隣接して設けられている。また、底板46側のボルトガイド部45は、底板46の幅方向の端部において、底板46の底面側に設けられている。
The
このセルホルダ41には、伝熱プレート48が取り付けられている。伝熱プレート48は、例えばアルミニウム等の伝熱性を有する部材によって形成され、電池セル21のケース32における配列体22の配列方向の側面32aに接触するセル接触面48aと、セル接触面48aの幅方向の一端から略直角に延出する延出面48bとを有している。セル接触面48aとケース32の側面32aとは、例えば耐熱性を有する両面テープ等によって互いに固定されている。
A
また、延出面48bは、セルホルダ41における枠体42の側板47の外側に位置している。セルホルダ41における枠体42の側板47及び伝熱プレート48の延出面48bは、図3に示すように、電池モジュール3における幅方向(配列体22の配列方向に交差する方向)の側面3aを構成している。本実施形態では、電池モジュール3の側面3aのうち、セルホルダ41における枠体42の側板47は、ブラケット24の幅方向の端面24cと面一になっており、伝熱プレート48の延出面48bは、当該延出面48bの厚さの分だけブラケット24の幅方向の端面24cよりも側方に突出している。
The extending
続いて、筐体2に対する電池モジュール3の収容状態について更に詳細に説明する。
Next, the accommodation state of the
図5に示すように、枠体11は、筐体2の収容空間S内にほぼ隙間無く嵌め込まれている。また、電池モジュール3は、枠体11の組付領域Kに対して組み付けられている。電池モジュール3と枠体11との組み付けにあたっては、電池モジュール3におけるブラケット24が組付領域Kの底面側を構成する一対の梁部12,12aに掛け渡されている。ブラケット24の切欠部24a,24aは、一対の梁部12,12aに係合しており、電池モジュール3は、梁部12,12aに対して幅方向に位置決めされた状態で保持されている。そして、電池モジュール3は、梁部12,12aの底部側から梁部12の挿通孔に挿通させたボルト28の先端側をブラケット24のボルト孔に螺合させることにより、梁部12,12aに対して強固に固定されている。
As shown in FIG. 5, the
ブラケット24の切欠部24a,24aが一対の梁部12,12aに係合した状態において、電池モジュール3における幅方向の側面3aは、筐体2の側板7と対向している。ブラケット24の幅方向の端面24cと、セルホルダ41における枠体42の側板47とは、伝熱プレート48の延出面48bの厚さの分だけ筐体2の側板7の内壁面7aから離間している。一方、伝熱プレート48の延出面48bは、枠体11の幅方向の側面(当該側面を構成する梁部12の外側面)と面一になっていると共に、側板7の内壁面7aに隙間無く当接した状態となっている。
In a state where the
以上説明したように、電池パック1では、電池モジュール3における伝熱プレート48の延出面48bを筐体2における側板7の内壁面7aに当接させることで、電池セル21で発生した熱を伝熱プレート48を介して筐体2側に放熱させることができる。また、この電池パック1では、電池モジュール3が予め組み付けられた枠体11を筐体2に収容させることで、電池モジュール3を筐体2に直接組み付ける場合に比べて、筐体2に対する電池モジュール3の組み付け容易性を確保できる。このとき、電池モジュール3において平板状のブラケット24を用いることで、枠体11に対する電池モジュール3の位置決めが容易となり、伝熱プレート48の延出面と筐体2における側板7の内壁面7aとを隙間無く当接させることが可能となる。したがって、電池モジュール3の放熱性を良好に確保できる。
As described above, in the
また、電池モジュール3では、電池セル21の配列方向から見て、電池モジュール3の側面3aの一部である延出面48bが、当該延出面48bの厚さ分だけブラケット24の幅方向の端面24cよりも外側に位置している。これにより、伝熱プレート48の延出面48bと筐体2における側板7の内壁面7aとを一層確実に隙間無く当接させることができる。
Further, in the
また、電池モジュール3では、ブラケット24の角部において、枠体11を構成する梁部12,12aの断面形状に応じた切欠部24aが設けられている。そして、切欠部24aに梁部12,12aを係合させた状態で、ボルト28によってブラケット24が枠体11に締結されている。このように、切欠部24aを梁部12,12aに係合させることにより、枠体11に対する電池モジュール3の位置決めが一層容易となる。
In the
さらに、ブラケット24を梁部12に締結するボルト28は、図5に示したように、梁部12,12aの底部側からブラケット24側に向かって配されており、ボルト28の締結の向きは、電池モジュール3における配列体22の配列方向に交差する向きとなっている。このような構成により、ボルト28による締結力が電池モジュール3における各電池セルの拘束力に影響することを防止できる。
Further, as shown in FIG. 5, the
本発明は、上記実施形態に限られるものではない。例えば上記実施形態では、ブラケット24の角部に切欠部24aを設けているが、切欠部24aは必ずしも設けなくてもよい。また、上記実施形態では、ブラケット24の幅方向の端面24cと筐体2における側板7の内壁面7aとは離間している(図5参照)が、図6に示すように、ブラケット24の幅方向の端面24cと伝熱プレート48の延出面48bとを面一にし、ブラケット24の幅方向の端面24cと延出面48bとの双方を側板7の内壁面7aに当接させる構成としてもよい。
The present invention is not limited to the above embodiment. For example, in the above embodiment, the
また、図7に示すように、側板7の内壁面7aにTIM(Thermal Interface Material)などの熱伝導シート50を配置する場合には、熱伝導シート50の厚さの分だけ伝熱プレート48の延出面48bを内側に位置させてもよい。この場合、伝熱プレート48の延出面48bは、ブラケット24の幅方向の端面24cよりも内側に位置していてもよい。
In addition, as shown in FIG. 7, when a heat
さらに、上記実施形態では、伝熱プレート48の延出面48bが電池モジュール3における幅方向の側面3aとして筐体2における側板7の内壁面7aに当接しているが、伝熱プレート48を用いず、セルホルダ41における枠体42の側板47が電池モジュール3における幅方向の側面3aとして筐体2における側板7の内壁面7aに当接していてもよい。また、セルホルダ41を用いず、電池セル21におけるケース32の幅方向の側面32cが電池モジュール3における幅方向の側面3aとして筐体2における側板7の内壁面7aに当接していてもよい。
Further, in the above embodiment, the
1…電池パック、2…筐体、3…電池モジュール、3a…側面、11…枠体、12,12a…梁部、21…電池セル、22…配列体、24…ブラケット、24a…切欠部、24c…端面、28…ボルト(締結部材)、48…伝熱プレート、48b…延出面。
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記筐体内に配置された枠体と、
電池セルの配列体と、前記配列体を前記電池セルの配列方向に挟むように設けられた平板状のブラケットとを有する電池モジュールと、を備え、
前記電池モジュールにおける前記配列体の前記配列方向に交差する側面が前記筐体の内壁に当接した状態で、前記ブラケットが前記枠体に固定されている電池パック。 A housing,
A frame disposed in the housing;
A battery module having an array of battery cells and a flat bracket provided so as to sandwich the array in the array direction of the battery cells,
The battery pack in which the bracket is fixed to the frame body in a state in which side surfaces intersecting the arrangement direction of the array body in the battery module are in contact with an inner wall of the housing.
前記伝熱プレートは、前記電池モジュールの前記側面に延出する延出面を有し、
前記延出面が前記電池モジュールの前記側面として前記筐体の内壁に当接している請求項1記載の電池パック。 In the array, a heat transfer plate is disposed between the battery cells,
The heat transfer plate has an extending surface extending to the side surface of the battery module,
The battery pack according to claim 1, wherein the extending surface is in contact with an inner wall of the housing as the side surface of the battery module.
前記切欠部に前記梁部を係合させた状態で、前記ブラケットが締結部材によって前記枠体に締結されている請求項1〜3のいずれか一項記載の電池パック。 The bracket is provided with a notch according to the cross-sectional shape of the beam portion constituting the frame,
The battery pack according to any one of claims 1 to 3, wherein the bracket is fastened to the frame body by a fastening member in a state where the beam part is engaged with the notch part.
前記配列体の配列方向に交差する向きに前記ボルトが配されている請求項4記載の電池パック。 The fastening member is a bolt,
The battery pack according to claim 4, wherein the bolts are arranged in a direction intersecting with the arrangement direction of the array.
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CN115513583A (en) * | 2019-11-19 | 2022-12-23 | 宁德时代新能源科技股份有限公司 | Battery pack and vehicle |
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2015
- 2015-09-09 JP JP2015177702A patent/JP2017054693A/en active Pending
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