JP2018116821A - Battery module - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電池モジュールに関する。 The present invention relates to a battery module.
電池モジュールとして、例えば特許文献1に開示されたものがある。特許文献1に記載の電池モジュールは、一方向に並んで配された複数の電池と、複数の電池の並び方向に直交する上下方向の下側に配された冷却プレートとを有する。そして、特許文献1に記載された電池モジュールは、複数の電池と冷却プレートとの間の熱伝導性を向上させるべく、複数の電池と冷却プレートとの間に可撓性及び熱伝導性を有する熱伝導シートを介在させている。電池モジュールを製造するにあたっては、例えば、冷却プレートの上面に熱伝導シートを貼り付け、熱伝導シートの上面に複数の電池を押し付けることにより、電池モジュールを製造することができる。
An example of the battery module is disclosed in
しかしながら、特許文献1に記載の電池モジュールにおいては、熱伝導シートを冷却プレートの上面に貼り付ける際に、熱伝導シートと冷却プレートとの間に空気や異物等がかみこむおそれがある。これにより、電池から冷却プレートまでの熱抵抗が上昇し、電池の放熱性が低下するおそれがある。
However, in the battery module described in
本発明は、かかる課題に鑑みてなされたものであり、電池の放熱性を向上させやすい電池モジュールを提供しようとするものである。 This invention is made | formed in view of this subject, and it aims at providing the battery module which is easy to improve the heat dissipation of a battery.
本発明の一態様は、熱交換器(2)と、
前記熱交換器に熱的に接触する熱拡散部(3)と、
前記熱拡散部の上面(31)に配された熱伝導部(4)と、
前記熱伝導部の上面に熱的に接触する電池(5)と、を有し、
前記熱拡散部は、前記熱伝導部よりも熱伝導率が高く、
前記熱拡散部は、少なくとも上側に向かって開口する穴部(32)を、前記熱伝導部と上下方向(Z)に重なる位置に、少なくとも1つ有する、電池モジュール(1)にある。
One aspect of the present invention is a heat exchanger (2),
A thermal diffusion section (3) in thermal contact with the heat exchanger;
A heat conducting part (4) disposed on an upper surface (31) of the heat diffusing part;
A battery (5) in thermal contact with the upper surface of the heat conducting part,
The thermal diffusion part has higher thermal conductivity than the thermal conduction part,
The said thermal diffusion part exists in a battery module (1) which has at least one hole (32) opened toward the upper side in the position which overlaps with the said heat conduction part and an up-down direction (Z).
前記電池モジュールにおいて、熱拡散部は、少なくとも上側に向かって開口する穴部を、熱伝導部と上下方向に重なる位置に少なくとも1つ有する。それゆえ、熱拡散部の上面に熱伝導部を配置する際、熱拡散部と熱伝導部との間の空気や異物等を、穴部に押し出すことができる。それゆえ、熱拡散部と熱伝導部との間に、空気や異物等がかみこむことを抑制しやすい。これにより、電池の放熱性向上を図りやすい。 In the battery module, the heat diffusing unit has at least one hole that opens at least upward in a position overlapping the heat conducting unit in the vertical direction. Therefore, when the heat conducting part is disposed on the upper surface of the heat diffusing part, air, foreign matter, or the like between the heat diffusing part and the heat conducting part can be pushed out into the hole. Therefore, it is easy to suppress the entrapment of air or foreign matter between the heat diffusing part and the heat conducting part. This makes it easy to improve the heat dissipation of the battery.
以上のごとく、前記態様によれば、電池の放熱性を向上させやすい電池モジュールを提供することができる。
なお、特許請求の範囲及び課題を解決する手段に記載した括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものであり、本発明の技術的範囲を限定するものではない。
As mentioned above, according to the said aspect, the battery module which is easy to improve the heat dissipation of a battery can be provided.
In addition, the code | symbol in the parenthesis described in the means to solve a claim and a subject shows the correspondence with the specific means as described in embodiment mentioned later, and limits the technical scope of this invention. It is not a thing.
(実施形態1)
電池モジュールの実施形態につき、図1〜図9を用いて説明する。
本実施形態の電池モジュール1は、図1に示すごとく、熱交換器2と熱拡散部3と熱伝導部4と電池5とを有する。熱拡散部3は、熱交換器2に熱的に接触する。熱伝導部4は、熱拡散部3の上面31に配されている。電池5は、熱伝導部4の上面に熱的に接触する。熱拡散部3は、熱伝導部4よりも熱伝導率が高い。熱拡散部3は、少なくとも上側に向かって開口する穴部32を、熱伝導部4と上下方向Zに重なる位置に、少なくとも1つ有する。
(Embodiment 1)
An embodiment of a battery module will be described with reference to FIGS.
As shown in FIG. 1, the
電池モジュール1は、装置の電力源として用いられる。例えば、電池モジュール1を、内燃機関用の回転電機を駆動させるための動力源とすることができる。
なお、熱拡散部3と熱伝導部4とが並ぶ方向を上下方向Zとする。また、上下方向Zにおける熱拡散部3に対する熱伝導部4側を上側、その反対側を下側とする。
The
Note that the direction in which the
本実施形態において、電池5は、リチウムイオン二次電池である。また、電池5は、外装が鉄やアルミニウム等の金属からなる、いわゆる缶型の電池である。図1〜図3に示すごとく、電池5は、電池本体51と、電池本体51から上側に突出した一対の端子52を有する。
In the present embodiment, the
図1、図2に示すごとく、電池5は、上下方向Zに直交する一方向に厚みを有する扁平な板状を呈している。本実施形態において、複数の電池5は、互いに略同等の形状を有する。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
複数の電池5は、上下方向Zに直交する並び方向Xに並んで電池構造体10を構成している。また、図示は省略するが、電池構造体10は、並び方向Xに拘束されている。複数の電池5は、電池5の厚み方向に並んで配されて電池構造体10を構成している。なお、本実施形態において、電池5の下面53は、並び方向Xに短手方向を有し、並び方向X及び上下方向Zの双方に直交する縦方向Yに長手方向を有する長方形状を呈している。電池構造体10において、隣り合う電池5間には、電池本体51同士が電気的に接触することを防止するための絶縁材11が配されている。なお、複数の電池5は、電池構造体10を構成する際、各電池5の端子52の位置を互いに一致させるように構成される。すなわち、複数の電池5は、それぞれの上端の上下方向Zの位置を一致させるよう配される。そして、複数の電池5は、熱拡散部3の上面31に配された熱伝導部4の上面に配されている。
The plurality of
熱伝導部4は、各電池5の下面53と熱拡散部3の上面31との間に配されている。熱伝導部4は、熱拡散部3の上面31及び各電池5の下面53に密着している。また、熱伝導部4は、熱拡散部3及び複数の電池5に熱接触している。熱伝導部4の下面の略全体は、熱拡散部3の上面31の略全体に面接触している。また、熱伝導部4の下面は、熱拡散部3の上面31に直接接触している。熱伝導部4は、熱伝導性を有する。熱伝導部4は、弾性変形可能であることが好ましい。また、熱伝導部4は、電気的絶縁性を有することが好ましい。熱伝導部4は、例えばシリコーンにより構成することができる。上下方向Zから見たとき、熱伝導部4の外周輪郭の内側に、複数の電池5が配される。
The
図1、図3に示すごとく、熱伝導部4の下面に熱拡散部3が配されている。熱拡散部3は、例えばアルミニウムからなる。これに限られず、熱拡散部3は、熱伝導部4よりも熱伝導率が高ければ、他の材料を採用することも可能である。熱拡散部3は、上下方向Zに厚みを有する板状に形成されている。上下方向Zから見たとき、熱拡散部3の外周輪郭の内側に、複数の電池5が配される。
As shown in FIGS. 1 and 3, the
図1に示すごとく、熱拡散部3は、熱伝導部4と上下方向Zに重なる位置に複数の穴部32を有する。図4に示すごとく、穴部32は、上下方向Zからみたとき、円形を呈している。図1に示すごとく、穴部32は、熱拡散部3において、上側と下側との双方に向かって開口している。本実施形態において、穴部32は、熱拡散部3を上下方向Zに貫通するよう形成されている。なお、これに限られず、穴部32は、上下方向Zに傾斜する方向に、熱拡散部3を貫通するよう形成されていてもよい。
As shown in FIG. 1, the
本実施形態において、図1、図4に示すごとく、少なくとも1つの穴部32は、電池5の下面53と上下方向Zに重なる位置に形成されている。すなわち、熱拡散部3における少なくとも1つの穴部32の上側に電池5の下面53が配される。以後、熱拡散部3における、電池5の下面53と上下方向Zに重なる領域を重なり領域33ということもある。図4において、重なり領域33の輪郭を破線で示している。熱拡散部3のうち、電池5と上下方向Zに重なる部位は、上下方向Zから見たときの穴部32の合計の面積が、上下方向Zからみたときの穴部32以外の部位の面積よりも小さい。上下方向Zから見たとき、穴部32は、電池5の下面53の輪郭の内側に収まっている。
In the present embodiment, as shown in FIGS. 1 and 4, at least one
図5に示すごとく、電池5の下面53の短手方向(すなわち、並び方向X)において、電池5の下面53の中央の位置を中央位置xcと定義する。並び方向Xにおいて、電池5の両端の位置をそれぞれ第一端部位置x1、第二端部位置x2と定義する。さらに、並び方向Xにおいて、中央位置xcと第一端部位置x1との中央の位置を第一中間位置x1cと定義し、中央位置xcと第二端部位置x2との中央の位置を第二中間位置x2cと定義する。このとき、少なくとも、第一中間位置x1cと第一端部位置x1との間、及び、第二中間位置x2cと第二端部位置x2との間に、穴部32の少なくとも一部が存在する。なお、例えば電池5の下面53が円形を呈している場合、その電池5の下面53の短手方向とは、上下方向Zに直交する方向のうち少なくとも一方向をいう。そして、2つの穴部32は、第一中間位置x1cと第一端部位置x1との間、及び、第二中間位置x2cと第二端部位置x2との間に存在すればよく、他の領域(例えば、中央位置xcと第一中間位置x1cとの間や、中間位置xcと第二中間位置x2cとの間、等)に穴部32があってもよい。
As shown in FIG. 5, the center position of the
図4に示すごとく、重なり領域33において、縦方向Yの5箇所に穴部32が等間隔に配されている。
As shown in FIG. 4, in the overlapping
図1に示すごとく、熱拡散部3の下面に、熱交換器2が配されている。熱交換器2は、特に限定されず、例えば内部に冷媒流路を有するものを採用することができる。また、熱交換器2は、熱拡散部3に熱的に接触していれば、熱拡散部3の下面に配されているものに限定されない。
As shown in FIG. 1, the
次に、図6〜図9を用いて、複数の電池5と、熱伝導部4と、熱拡散部3とを組み付ける方法の一例につき説明する。
まず、図6に示すごとく、複数の電池5の下面53のそれぞれに、熱伝導部4を塗布する。このとき、熱伝導部4は、電池5の下面53の短手方向(すなわち並び方向X)の中央部41が下側に膨らむ。これは、熱伝導部4の表面張力によるものである。
Next, an example of a method for assembling the plurality of
First, as shown in FIG. 6, the
次に、図7に示すごとく、熱伝導部4を塗布した複数の電池5と熱拡散部3とを近づけ、熱伝導部4の下端を熱拡散部3の上面31に接触させる。このとき、並び方向Xにおける熱伝導部4の中央部41が最も下側に膨らんでおり、熱伝導部4の中央部41が、まず熱拡散部3の中央位置xcに接触する。
Next, as shown in FIG. 7, the plurality of
次に、図8に示すごとく、さらに複数の電池5を熱拡散部3側に押し込む。複数の電池5を押し込むにつれて、熱伝導部4の表面における中央部41から遠ざかる部位が逐次熱拡散部3に接触する。これに伴い、熱伝導部4は、熱拡散部3との間の空気を、並び方向Xの中央位置xcと反対側に向かって押し出す。そして、押し出された空気は、並び方向Xにおける第一中間位置x1cと第一端部位置x1との間、及び第二中間位置x2cと第二端部位置x2との間にそれぞれ形成された穴部32に押し出される。そして、図9に示すごとく、隣接する電池5の下面53に塗布された熱伝導部4同士が連結し、一体となるまで、複数の電池5を熱拡散部3側に押し込む。これにより、一体となった熱伝導部4の上面が複数の電池5の下面53に密着し、かつ、熱伝導部4の下面が熱拡散部3の上面31に密着した状態が得られる。
Next, as shown in FIG. 8, a plurality of
次に、本実施形態の作用効果につき説明する。
本実施形態において、熱拡散部3は、少なくとも上側に向かって開口する穴部32を、熱伝導部4と上下方向Zに重なる位置に少なくとも1つ有する。それゆえ、熱拡散部3の上面31に熱伝導部4を配置する際、熱拡散部3と熱伝導部4との間の空気や異物等を、穴部32に押し出すことができる。それゆえ、熱拡散部3と熱伝導部4との間に、空気や異物等がかみこむことを抑制しやすい。これにより、電池5の放熱性向上を図りやすい。
Next, the effect of this embodiment is demonstrated.
In the present embodiment, the
また、少なくとも1つの穴部32は、電池5の下面53と上下方向Zに重なる位置に形成されている。それゆえ、電池5の下面53の真下において、熱伝導部4と熱拡散部3との間に空気や異物等がかみ込むことを抑制することができる。これにより、電池5から熱交換器2までの伝熱経路における熱抵抗を低減しやすい。
Further, at least one
また、熱拡散部3のうち、電池5と上下方向Zに重なる部位は、上下方向Zから見たときの穴部32の合計の面積が、上下方向Zからみたときの穴部32以外の部位の面積よりも小さい。それゆえ、熱拡散部3の重なり領域33の体積を確保しやすい。これにより、電池5から熱交換器2までの伝熱経路における熱抵抗を低減しやすい。
Further, in the
また、少なくとも、第一中間位置x1cと第一端部位置x1との間、及び、第二中間位置x2cと第二端部位置x2との間に、穴部32の少なくとも一部が存在する。それゆえ、前述のごとく、電池モジュール1の組付時において、熱伝導部4と熱拡散部3とによって押し出された空気や異物等を、穴部32に誘導しやすい。これにより、熱拡散部3と熱伝導部4との間に空気や異物等がかみ込むことを一層防止しやすい。
In addition, at least a part of the
また、穴部32は、上下方向Zからみたとき、円形を呈している。それゆえ、熱拡散部3において、穴部32を形成しやすい。それゆえ、電池モジュール1の生産性が低下することを抑制することができる。
Further, the
また、穴部32は、熱拡散部3において、上側と下側との双方に向かって開口している。それゆえ、熱伝導部4と熱拡散部3とによって押し出された空気や異物等が、穴部32を通って熱伝導部4の下側に抜けることができる。そのため、熱拡散部3と熱伝導部4との間に空気や異物等がかみ込むことを一層防止しやすい。
Moreover, the
以上のごとく、本実施形態によれば、電池の放熱性を向上させやすい電池モジュールを提供することができる。 As described above, according to the present embodiment, it is possible to provide a battery module that can easily improve the heat dissipation of the battery.
(実施形態2)
本実施形態は、図10に示すごとく、実施形態1に対して、穴部32の形状を変形した実施形態である。具体的には、穴部32は、上下方向Zからみたとき、縦方向Yに長尺な楕円形を呈している。穴部32は、重なり領域33において、縦方向Yに2つ、配されている。重なり領域33の両側にそれぞれ形成されている。
(Embodiment 2)
As shown in FIG. 10, the present embodiment is an embodiment in which the shape of the
その他は、実施形態1と同様である。
なお、実施形態2以降において用いた符号のうち、既出の実施形態において用いた符号と同一のものは、特に示さない限り、既出の実施形態におけるものと同様の構成要素等を表す。
Others are the same as in the first embodiment.
Of the reference numerals used in the second and subsequent embodiments, the same reference numerals as those used in the above-described embodiments represent the same components as those in the above-described embodiments unless otherwise indicated.
本実施形態においても、実施形態1と同様の作用効果を有する。 This embodiment also has the same effects as those of the first embodiment.
(実施形態3)
本実施形態も、図11に示すごとく、実施形態1に対して、穴部32の形状を変形した実施形態である。具体的には、穴部32は、並び方向Xに長尺なスリット状を呈している。穴部32は、すべての電池5の下側に位置するよう、並び方向Xに長尺に形成されている。並び方向Xにおいて、穴部32は、並び方向Xにおける電池構造体10の一端付近から他端付近までにわたって連続的に形成されている。複数の電池5のうち、両端の電池5以外の電池5の下側の重なり領域33は、並び方向Xの全体にわたって穴部32が形成されている。なお、すべての電池5の下側の重なり領域33において、穴部32が並び方向Xの全体にわたって形成されていてもよい。熱拡散部3には、5つの穴部32が形成されている。5つの穴部32は、縦方向Yに等間隔に形成されている。
その他、実施形態1と同様である。
(Embodiment 3)
As shown in FIG. 11, the present embodiment is also an embodiment in which the shape of the
Others are the same as in the first embodiment.
本実施形態においては、第一中間位置x1cと第一端部位置x1との間、及び、第二中間位置x2cと第二端部位置x2との間に、穴部32の少なくとも一部を位置させやすい。すなわち、穴部32を縦方向Yに長尺なスリット形状とすることにより、穴部32と電池5との並び方向Xの位置関係を精密に設計しなくても、第一中間位置x1cと第一端部位置x1との間、及び、第二中間位置x2cと第二端部位置x2との間に、穴部32の少なくとも一部を位置させることができる。なお、第一中間位置x1c、第一端部位置x1、第二中間位置x2c、第二端部位置x2等に関しては、実施形態1、図5等で示したものと同様である。
その他、実施形態1と同様の作用効果を有する。
In the present embodiment, at least a part of the
In addition, the same effects as those of the first embodiment are obtained.
(実施形態4)
本実施形態は、図12、図13に示すごとく、電池5の外装50を、ラミネート構造にした実施形態である。図13に示すごとく、電池5の外装50は、外装50の内側から外側に向かって、熱融着層501、金属層502、保護層503の順に積層されている。熱融着層501は、電池5の外装50の内側に充填された封止樹脂に熱融着する層である。金属層502は、アルミニウムからなる層である。保護層503は、外装50の外側表面に形成される層であり、外装50を保護する層である。
(Embodiment 4)
As shown in FIGS. 12 and 13, the present embodiment is an embodiment in which the
図1、図2に示すごとく、並び方向Xに隣り合う電池5間には、熱伝達板12が介在している。電池5は、熱伝達板12を介して熱伝導部4の上面に熱的に接触している。熱伝達板12は、長尺の板を厚み方向にL字状に折り曲げた形状を有する。熱伝達板12は、並び方向Xに厚みを有する第一部位121と、上下方向Zに厚みを有する第二部位122を有する。並び方向Xに隣り合う電池5間には、熱伝達板12の第一部位121が配されている。並び方向Xに隣り合う電池5間に配された第一部位121は、一方の主面が前記隣り合う電池5の一方の電池5の主面に面接触しており、他方の主面が前記隣り合う電池5の他方の電池5の主面に面接触している。そして、第二部位122の下面は、熱伝導部4の上面に面接触している。
As shown in FIGS. 1 and 2, a
熱伝導部4の穴部32は、電池5の下面53の下側であって、第二部位122の下面の下側に形成されている。
その他、実施形態1と同様である。
The
Others are the same as in the first embodiment.
本実施形態においては、電池5の外装50をラミネート構造にした場合であっても、電池5の熱を、熱伝達板12を介して熱交換器2に伝達しやすい。
その他、実施形態1と同様の作用効果を有する。
In the present embodiment, even when the
In addition, the same effects as those of the first embodiment are obtained.
(実施形態5)
本実施形態は、図14、図15に示すごとく、実施形態1に対して、電池5の配置姿勢を変更した実施形態である。なお、本実施形態においても、実施形態1と同様、熱拡散部3と熱伝導部4とが並ぶ方向を上下方向Zといい、上下方向Zにおける熱拡散部3に対する熱伝導部4側を上側、その反対側を下側という。
(Embodiment 5)
As shown in FIGS. 14 and 15, the present embodiment is an embodiment in which the arrangement posture of the
本実施形態において、電池5は、上下方向Z及び並び方向Xに直交する縦方向Yの一方に端子52を突出させている。複数の電池5は、すべて、縦方向Yの同じ側に端子52を突出させている。そして、本実施形態において、電池5の下面53は、電池本体51における端子52が突出した面に隣接する面である。そして、本実施形態においても、電池5の下面53が、熱伝導部4の上面に熱的に接触している。
In the present embodiment, the
熱拡散部3は、縦方向Yの4箇所に、穴部32が等間隔に配されている。
その他、実施形態1と同様である。
The
Others are the same as in the first embodiment.
本実施形態においても、実施形態1と同様の作用効果を有する。 This embodiment also has the same effects as those of the first embodiment.
(実施形態6)
本実施形態は、図16に示すごとく、熱拡散部3における穴部32の下側が、閉塞されている実施形態である。すなわち、本実施形態の穴部32は、上側に開口しているとともに、下側が閉塞された有底の穴である。
その他は、実施形態1と同様である。
(Embodiment 6)
In the present embodiment, as shown in FIG. 16, the lower side of the
Others are the same as in the first embodiment.
本実施形態においては、熱拡散部3の熱容量を確保しやすい。
その他、実施形態1と同様の作用効果を有する。
In the present embodiment, it is easy to ensure the heat capacity of the
In addition, the same effects as those of the first embodiment are obtained.
本発明は、前記各実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の実施形態に適用することが可能である。例えば、前記各実施形態において、電池5はリチウムイオン二次電池としたが、これに限られず、種々の電池を採用することが可能である。例えば、電池をニッケル水素電池等とすることも可能である。また、電池は、複数の単電池をパックケース内に収容してなる電池パックとすることも可能である。
The present invention is not limited to the embodiments described above, and can be applied to various embodiments without departing from the scope of the invention. For example, in each of the embodiments described above, the
1 電池モジュール
2 熱交換器
3 熱拡散部
31 熱拡散部の上面
32 穴部
4 熱伝導部
5 電池
Z 上下方向
DESCRIPTION OF
Claims (8)
前記熱交換器に熱的に接触する熱拡散部(3)と、
前記熱拡散部の上面(31)に配された熱伝導部(4)と、
前記熱伝導部の上面に熱的に接触する電池(5)と、を有し、
前記熱拡散部は、前記熱伝導部よりも熱伝導率が高く、
前記熱拡散部は、少なくとも上側に向かって開口する穴部(32)を、前記熱伝導部と上下方向(Z)に重なる位置に、少なくとも1つ有する、電池モジュール(1)。 A heat exchanger (2);
A thermal diffusion section (3) in thermal contact with the heat exchanger;
A heat conducting part (4) disposed on an upper surface (31) of the heat diffusing part;
A battery (5) in thermal contact with the upper surface of the heat conducting part,
The thermal diffusion part has higher thermal conductivity than the thermal conduction part,
The battery module (1), wherein the heat diffusing part has at least one hole (32) opening at least upward in a position overlapping with the heat conducting part in a vertical direction (Z).
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