JP2019046748A - 電池パック - Google Patents

Abstract

【課題】電池セルを適切に冷却することができ、且つ冷媒の漏れに伴う電池セルの損傷を抑制することができる電池パックを提供する。【解決手段】電池ケース２０は、複数の電池モジュール３０が並設された並設領域に開口部２３を備えると共に、熱伝導材料からなり開口部２３を封止する封止板２５を備え、電池モジュール３０は、封止板２５に接触した状態で電池ケース２０内に収容され、且つヒートシンク（冷却部）７１が、封止板２５に接触した状態で電池ケース２０の表面に設けられている構成とする。【選択図】図３

Description

本発明は、冷媒（冷却液）が供給されるヒートシンクを含み電池ケース内に収容された電池モジュール（電池セル）を冷却するため冷却器を備える電池パックの構造に関する。

従来、走行用のモータを備え、電池パックから供給される電力によりモータを駆動させて走行する電気自動車やハイブリッド車両等の電動車両が種々開発されている。電池パックは、複数の電池セルと、これらの電池セルが収容される電池ケースと、を有する。例えば、複数の電池セルによって電池モジュールが形成され、この電池モジュールが電池ケース内に複数並設されている。

このような電動車両に搭載される電池パックは、電動車両の走行状態に応じて電池セルの充放電が繰り返される。それに伴い電池パックの温度が上昇する。そこで、電池モジュール（電池セル）を冷却する冷却部を有する冷却器を電池ケース内に備えているものがある。例えば、冷媒が循環される冷却部としての冷却パイプが電池ブロック（電池セル）の表面に設けられているものがある（例えば、特許文献１参照）。

特開２００９−１３４９０１号公報

このような電池パックが冷却器を備えていることで、電池セルの温度上昇が抑えられるため、温度上昇に伴う電池セルの破損も抑制することができる。ただし、冷却器を備えていることで、冷媒（冷却液）の漏れに伴う電池セルの破損が生じる虞がある。電池セルは、高圧の電気回路を形成しているため、冷媒の漏れが生じると、漏れた冷媒によって電池セルが破損してしまう虞がある。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、電池セルを適切に冷却することができ、且つ冷媒の漏れに伴う電池セルの損傷を抑制することができる電池パックを提供することを目的とする。

上記課題を解決する本発明の一つの態様は、複数の電池セルを備える電池モジュールと、前記電池モジュールが内部に収容される電池ケースと、冷媒が内部に供給される冷却部を備え前記電池モジュールを冷却する冷却器と、を備える電池パックであって、前記電池ケースは、複数の前記電池モジュールが並設された並設領域に開口部を備えると共に、熱伝導材料からなり前記開口部を封止する封止板を備え、前記電池モジュールは、前記封止板に接触した状態で前記電池ケース内に収容され、且つ前記冷却部が、前記封止板に接触した状態で前記電池ケースの表面に設けられていることを特徴とする電池パックにある。

ここで、前記封止板が、前記電池ケースの内側の面に対して固定されていることが好ましい。

また前記封止板が、断熱材からなる断熱部材を介して前記電池ケースに接触していることが好ましい。

また前記電池モジュール及び前記冷却部が、熱伝導材からなる熱伝導部材を介して前記封止板に接触していることが好ましい。さらに、前記冷却部と前記封止板との間に設けられる前記熱伝導部材の周囲には、断熱材からなる断熱部材が全周に亘って設けられていることが好ましい。

また前記冷却部の表面が、断熱材からなる断熱シートによって覆われていることが好ましい。

かかる本発明の電池パックによれば、封止板を介しているが、冷却部が電池セルに接触していることで、電池セルを適切に冷却することができる。

また電池セルが収容されている空間が、封止板によって塞がれ、冷却器が設けられている空間とは切り分けられていることで、冷媒の漏れが生じた場合でも、漏れた冷媒による電池セルの破損を防止することができる。さらに冷媒の漏れを早期に発見することが可能となる。

本発明に係る電池パックの使用態様の一例を示す図である。 本発明に係る電池パックの概略構成を示す平面図である。 本発明に係る電池パックの概略構成を示す断面図である。 本発明に係る電池パックの概略構成を示す拡大図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。
図１は、本発明に係る電池パックの使用態様の一例を示す図であり、図２は本発明に係る電池パックの概略構成を示す平面図である。図３は本発明に係る電池パックの概略構成を示す図であり、図２のＡ−Ａ′線に相当する断面図である。

図１に示すように、電動車両である車両１には、図示しないモータに電力を供給するための電池パック１０が搭載されている。この電池パック１０は、車両１の底側から、図示しない車体フレームに取付けられている。

図２及び図３に示すように、電池パック１０は、電池トレー２１及び電池カバー２２で構成される電池ケース２０を備えている。電池ケース２０内には、複数個の電池モジュール３０が収容されている。電池モジュール３０は、近接して並設される複数個の電池セル４０を備え、これらの電池セル４０がモジュールケース３１内に保持されている。電池セル４０は、例えば、リチウムイオン電池である角形の密閉型二次電池であり、既存の構成であるため、ここでの詳細な説明は省略する。

また電池ケース２０には、電池モジュール３０が並設されている並設領域に、開口部２３が形成されている。すなわち開口部２３は、電池ケース２０の電池モジュール３０に対向する領域に、全ての電池モジュール３０が露出される大きさで形成されている。本実施形態では、開口部２３は、電池ケース２０を構成する電池カバー２２に設けられている。そして、この開口部２３は、熱伝導材料（例えば、金属材料）からなる封止板２５によって塞がれている。つまり電池ケース２０は、開口部２３を封止する封止板２５を備えている。

封止板２５は、電池カバー２２の開口部２３よりも大きく且つ電池カバー２２よりも小さく形成されている。封止板２５は、その周縁部が電池カバー２２の内側の面に固定されている。ここで、本実施形態では、封止板２５は、電池カバー２２の開口部２３に対向する部分に、電池カバー２２側に突出する突出部２６が設けられており、この突出部２６が開口部２３の外側に若干突き出した状態で、電池カバー２２の内側の面に固定されている。また封止板２５の周縁部は、断熱材からなる断熱部材５０を介して電池カバー２２の内側の面に固定されている。

また電池カバー２２と封止板２５とは、これら両部品間での熱伝導を抑制するために、図４の拡大図に示すように、電池カバー２２と封止板２５との間に空間部（隙間）１００が設けられていることが好ましい。なお、この空間部１００は必ずしも設けられていなくてもよいが、両部品の接触面積は極力少なくすることが好ましい。このような構成でも、両部品間での熱伝導を抑制することはできる。

また電池パック１０内からのガス噴出が発生した場合に、封止板２５が容易に脱落しないよう、電池カバー２２の開口部２３と封止板２５の周縁に引掛け構造を設けることが好ましい。例えば、本実施形態では、引掛け構造として、電池カバー２２の開口部２３の周縁に、封止板２５側に折り曲げられた第１の折曲部２２ａが設けられ、封止板２５の周縁に、電池カバー２２側に折曲げられ、第２の折曲部２５ａが設けられている。これにより、例えば、電池パック１０内からのガス噴出が発生した場合でも、封止板２５の脱落を抑制することができる。

そして、電池ケース２０内に収容されている各電池モジュール３０は、この封止板２５に接触している。具体的には、各電池モジュール３０は、熱伝導材からなる熱伝導部材６０を介して封止板２５に接触している。熱伝導部材６０は、例えば、シリカ、アルミナ等の熱伝導性の高い材料等のフィラーを含有した接着剤からなる。つまり各電池モジュール３０を構成するモジュールケース３１は、熱伝導部材６０によって封止板２５に接着されている。

一方、電池ケース２０の表面、すなわち封止板２５を含む電池カバー２２上（外側表面）には、電池ケース２０内に収容されている電池モジュール３０（電池セル４０）を冷却するための冷却器７０が搭載されている。

冷却器７０は、冷媒が内部に供給される冷却部としてのヒートシンク７１を備えている。ヒートシンク７１の内部には、図示は省略するが、冷媒が循環する循環路が設けられている。またヒートシンク７１には供給管７２及び排出管７３が接続されており、供給管７２の途中には膨張弁７４が設けられている。この膨張弁７４にて膨張された冷媒が、供給管７２を介してヒートシンク７１内に供給され、循環路を循環した後、排出管７３を介して外部に排出される。

そして冷却器７０は、ヒートシンク７１が封止板２５に接触するように、電池カバー２２上に固定されている。具体的には、ヒートシンク７１は、電池モジュール３０と同様に、熱伝導材からなる熱伝導部材６１を介して封止板２５に接触した状態で電池カバー２２上に固定されている。すなわちヒートシンク７１は、この熱伝導部材６１によって封止板２５に接着されている。

本実施形態では、熱伝導部材６１は、各電池モジュール３０に対向する領域に設けられている。すなわちヒートシンク７１は、各電池モジュール３０に対向して複数箇所に設けられた熱伝導部材６１を介して封止板２５に接触している。ただし、この熱伝導部材６１は、複数の電池モジュールに対向する領域に亘って連続的に設けられていてもよい。

また、熱伝導部材６１の周囲には、全周に亘って、断熱性を有する材料（断熱材）からなる断熱部材５１が設けられている。上述のように熱伝導部材６１は複数箇所に設けられており、これら複数箇所の熱伝導部材６１が、断熱部材５１の内側に形成されている。さらに、ヒートシンク７１の表面（封止板２５とは反対側の面）には、断熱材からなる断熱シート５２が設けられている。すなわちヒートシンク７１は、熱伝導部材６１が設けられた部分を除く大半の領域が、断熱部材５１及び断熱シート５２によって覆われている。

以上説明した本実施形態の電池パック１０の構成によれば、電池モジュール３０（電池セル４０）を適切に冷却することができ、且つ冷媒の漏れに伴う電池セル４０の損傷を抑制することができる。

具体的には、冷媒が供給されるヒートシンク７１を備える冷却器７０が、電池モジュール３０（電池セル４０）が収容された電池ケース２０の外側に設けられている。換言すれば、電池モジュール３０（電池セル４０）が収容されている空間が、封止板２５によって塞がれて、冷却器７０が設けられている空間（外部）とは切り分けられている。

このため、冷却器７０において冷媒（冷却液）の漏れが生じた場合でも、漏れた冷媒による電池セル４０の破損を防止することができる。すなわち、漏れた冷媒が電池セル４０が収容されている電池ケース２０内に流れ込むことがないため、冷媒による電池セル４０の破損を防止することができる。さらに燃焼性を有する冷媒を使用した場合の安全性も大幅に向上する。

また冷却器７０が電池ケース２０の表面に設けられているため、例えば、冷媒の漏れが疑われる場合に、電池ケース２０を分解することなく冷媒検知機による検査が可能となり、冷媒の漏れを早期に発見することができる。したがって、冷媒が漏れている場合には、大気中への放出量を極力少なく抑えることができる。

また上述の電池パック１０の構成によれば、封止板２５及び熱伝導部材６０，６１を介しているが、電池モジュール３０（電池セル４０）がヒートシンク７１が接触している。これにより、電池セル４０を適切に冷却することができる。したがって、電池セル４０の温度上昇を抑制することができ、温度上昇に伴う電池セルの破損も抑制することができる。

特に、本実施形態では、封止板２５と電池カバー２２との間に断熱部材５０を設けると共に、ヒートシンク７１の表面の大半を断熱部材５１及び断熱シート５２で覆うようにしたので、ヒートシンク７１によって各電池セル４０を効率的に冷却することができる。

以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は、上述の実施形態に限定されるものではない。

例えば、上述の実施形態では、電池カバーにヒートシンクを固定するようにしたが、ヒートシンクは、電池トレーに固定されていてもよい。例えば、電池トレーに開口部を設けると共に封止板で開口部を封止し、この封止板を含む電池トレーの表面にヒートシンクを固定するようにしてもよい。つまりヒートシンクは、電池ケースの何れの面に設けられていてもよく、内部に収容されている各電池モジュールと接触可能に設けられていればよい。

また上述の実施形態では、冷却器を構成するヒートシンクが外部に露出されている構成を例示したが、ヒートシンクは、電池モジュールが収容されている空間とは切り分けられた空間に設けられていればよく、必ずしも外部に露出されていなくてもよい。

１ 車両（電動車両）
１０ 電池パック
２０ 電池ケース
２１ 電池トレー
２２ 電池カバー
２３ 開口部
２５ 封止板
２６ 突出部
３０ 電池モジュール
３１ モジュールケース
４０ 電池セル
５０，５１ 断熱部材
５２ 断熱シート
６０，６１ 熱伝導部材
７０ 冷却器
７１ ヒートシンク
７２ 供給管
７３ 排出管
７４ 膨張弁
１００ 空間部

Claims (6)

1. 複数の電池セルを備える電池モジュールと、前記電池モジュールが内部に収容される電池ケースと、冷媒が内部に供給される冷却部を備え前記電池モジュールを冷却する冷却器と、を備える電池パックであって、
   前記電池ケースは、複数の前記電池モジュールが並設された並設領域に開口部を備えると共に、熱伝導材料からなり前記開口部を封止する封止板を備え、
   前記電池モジュールは、前記封止板に接触した状態で前記電池ケース内に収容され、且つ前記冷却部が、前記封止板に接触した状態で前記電池ケースの表面に設けられている
   ことを特徴とする電池パック。
2. 請求項１に記載の電池パックであって、
   前記封止板が、前記電池ケースの内側の面に対して固定されている
   ことを特徴とする電池パック。
3. 請求項１又は２に記載の電池パックであって、
   前記封止板が、断熱材からなる断熱部材を介して前記電池ケースに接触している
   ことを特徴とする電池パック。
4. 請求項１から３の何れか一項に記載の電池パックであって、
   前記電池モジュール及び前記冷却部が、熱伝導材からなる熱伝導部材を介して前記封止板に接触している
   ことを特徴とする電池パック。
5. 請求項４に記載の電池パックであって、
   前記冷却部と前記封止板との間に設けられる前記熱伝導部材の周囲には、断熱材からなる断熱部材が全周に亘って設けられている
   ことを特徴とする電池パック。
6. 請求項４又は５に記載の電池パックであって、
   前記冷却部の表面が、断熱材からなる断熱シートによって覆われている
   ことを特徴とする電池パック。