JP2020202148A

JP2020202148A - 電池パック

Info

Publication number: JP2020202148A
Application number: JP2019110228A
Authority: JP
Inventors: 伊藤　慶; Kei Ito; 慶伊藤; 雄司片山; Yuji Katayama
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2019-06-13
Filing date: 2019-06-13
Publication date: 2020-12-17
Anticipated expiration: 2039-06-13
Also published as: JP7070507B2

Abstract

【課題】各単電池の冷却効率を高めることが可能な電池パックを提供すること。【解決手段】電池パックは、電池モジュール１０と、冷媒が流れる冷媒流路を有する冷却部材と、冷媒流路に冷媒を導入するための導入流路３０と、収容ケースと、電池モジュール１０を収容ケースに固定するブラケット５０と、を備える。電池モジュール１０は、複数の単電池１２と、金属材料からなる一対のエンドプレート１４と、を有する。ブラケット５０は、金属材料からなり、かつ、一対のエンドプレート１４の少なくとも一方のエンドプレート１４及び収容ケースに固定されている。導入流路３０は、ブラケット５０に熱的に接触している。【選択図】図２

Description

本開示は、電池パックに関する。

例えば、特開２０１０−６２１３０号公報（以下、「特許文献１」という。）には、複数の電池セルと、一対のエンドプレートと、冷却プレートと、冷媒通路と、を備える電池パックが開示されている。複数の電池セルは、一方向に沿って並ぶように配置されている。一対のエンドプレートは、一方向における複数の電池セルの両側に配置されている。冷却プレートは、複数の電池セルの下方に配置されており、複数の電池セルと熱的に接触している。冷却通路は、冷却プレート内に設けられている。この冷却通路内を冷媒が流れることにより、冷却プレートを介して各電池セルが冷却される。

特開２０１０−６２１３０号公報

特許文献１に記載される電池パックの冷却効率には、改善の余地がある。

本開示の目的は、各単電池の冷却効率を高めることが可能な電池パックを提供することである。

本開示の一局面に従った電池パックは、電池モジュールと、前記電池モジュールと熱的に接触するように配置された冷却部材であって、前記電池モジュールを冷却するための冷媒が流れる冷媒流路を有する前記冷却部材と、前記冷媒流路に前記冷媒を導入するための導入流路と、前記電池モジュール、前記冷却部材及び前記導入流路を収容する収容ケースと、前記電池モジュールを前記収容ケースに固定するブラケットと、を備え、前記電池モジュールは、一方向に沿って並ぶように配置された複数の単電池と、金属材料からなり、前記複数の単電池と熱的に接触するように前記一方向における前記複数の単電池の両側に配置された一対のエンドプレートと、を有し、前記ブラケットは、金属材料からなり、かつ、前記一対のエンドプレートの少なくとも一方のエンドプレート及び前記収容ケースに固定されており、前記導入流路は、前記ブラケットに熱的に接触している。

この電池パックでは、導入流路とブラケットとが熱的に接触しているため、導入流路を流れる冷媒の冷熱が、ブラケットを介してエンドプレートに伝わる。よって、電池モジュールの冷却効率が高まる。

また、前記電池パックにおいて、金属材料からなり、前記一方向における両側から前記一対のエンドプレート及び前記複数の単電池を拘束する拘束部材をさらに備えていてもよい。この場合において、前記冷却部材は、前記一方向に沿って延びる形状を有しており、前記複数の単電池の各単電池の底面に熱的に接触するように配置されており、前記拘束部材は、前記一対のエンドプレートのうち一方のエンドプレートから他方のエンドプレートに至るように延びる形状を有し、かつ、前記各単電池の上面に熱的に接触するように配置されていることが好ましい。

このようにすれば、ブラケットを介してエンドプレートに伝わった冷熱が、拘束部材を介して各単電池の上部に伝わるため、各単電池がその下部から上部まで有効に冷却される。

また、前記収容ケースは、前記電池モジュール及び前記冷却部材の下方に配置されており、前記ブラケットが固定されたロアケースと、前記複数の単電池及び前記拘束部材の上方を覆う形状を有するアッパーケースと、を有していてもよい。この場合において、前記アッパーケースは、前記拘束部材と熱的に接触していることが好ましい。

このようにすれば、アッパーケースも有効に冷却されるため、アッパーケースの上方からアッパーケースに伝わった熱（排気管等から発生する熱）が各単電池に伝わることが抑制される。

以上に説明したように、本開示によれば、各単電池の冷却効率を高めることが可能な電池パックを提供することができる。

本開示の一実施形態の電池パックの構成を概略的に示す斜視図である。ブラケット及び導入流路の近傍を示す斜視図である。複数の単電池の並び方向と直交する平面での断面図である。

本開示の実施形態について、図面を参照して説明する。なお、以下で参照する図面では、同一またはそれに相当する部材には、同じ番号が付されている。

図１は、本開示の一実施形態の電池パックの構成を概略的に示す斜視図である。この電池パック１は、例えば、車両の下部（車室外）に搭載される。本実施形態の電池パック１は、電池モジュール１０と、冷却部材２０と、導入流路３０と、収容ケース４０と、ブラケット５０と、を備えている。

電池モジュール１０は、複数の単電池１２と、一対のエンドプレート１４と、拘束部材１６と、を有している。

複数の単電池１２は、一方向に沿って並ぶように配置されている。互いに隣接する単電池１２同士は、熱的に接触している。すなわち、一の単電池１２から当該一の単電池１２に隣接する単電池１２に熱が伝わる。複数の単電池１２は、バスバー（図示略）によって電気的に直列に接続されている。

一対のエンドプレート１４は、金属材料からなる。例えば、各エンドプレート１４は、鋼板で構成されている。一対のエンドプレート１４は、複数の単電池１２と熱的に接触するように一方向における複数の単電池１２の両側に配置されている。具体的に、一対のエンドプレート１４のうちの一方のエンドプレート１４は、複数の単電池１２のうち一方向における一方側に配置された単電池１２に熱的に接触するように配置されており、一対のエンドプレート１４のうちの他方のエンドプレート１４は、複数の単電池１２のうち一方向における他方側に配置された単電池１２に熱的に接触するように配置されている。このため、エンドプレート１４から当該エンドプレート１４に隣接する位置に配置された単電池１２に熱が伝わる。なお、エンドプレート１４と単電池１２とは、直接接触していてもよいし、伝熱部材を介して接触していてもよい。

拘束部材１６は、金属材料からなる。拘束部材１６は、一方向における両側から一対のエンドプレート１４及び複数の単電池１２を拘束している。拘束部材１６は、前記一方のエンドプレート１４から前記他方のエンドプレート１４に至るように延びる形状を有している。拘束部材１６の一方側の端部は、前記一方のエンドプレート１４に固定されており、拘束部材１６の他方側の端部は、前記他方のエンドプレート１４に固定されている。拘束部材１６は、各単電池１２の上面１２ａに熱的に接触するように配置されている。拘束部材１６は、各単電池１２の上面１２ａに近接した位置に配置されてもよいし、各単電池１２の上面１２ａに直接接触するように配置されてもよい。

冷却部材２０は、電池モジュール１０と熱的に接触するように配置されている。冷却部材２０は、一方向（複数の単電池１２の並び方向）に沿って延びる形状を有している。冷却部材２０は、各単電池１２の下面１２ｂに熱的に接触するように配置されている。冷却部材２０は、電池モジュール１０を冷却するための冷媒が流れる冷媒流路２２を有している。冷媒流路２２内を冷媒が流れることにより、冷却部材２０を介して各単電池１２が冷却される。

導入流路３０は、冷媒流路２２に冷媒を導入するための流路である。導入流路３０は、冷凍サイクルを構成する循環流路（冷媒が循環する流路）のうち膨張弁Ｖの下流側の部位で構成されている。

収容ケース４０は、電池モジュール１０、冷却部材２０及び導入流路３０を収容している。収容ケース４０は、ロアケース４２と、アッパーケース４４と、を有している。

ロアケース４２は、電池モジュール１０及び冷却部材２０の下方に配置されている。ロアケース４２は、金属からなる。例えば、ロアケース４２は、鋼板で構成されている。

図３に示されるように、アッパーケース４４は、複数の単電池１２及び拘束部材１６の上方を覆う形状を有している。アッパーケース４４は、金属からなる。例えば、アッパーケース４４は、鋼板で構成されている。アッパーケース４４は、拘束部材１６と熱的に接触している。具体的に、アッパーケース４４は、平板状に形成されており電池モジュール１０の上方に配置された本体部４４ａと、拘束部材１６と熱的に接触するように当該拘束部材１６に近接する位置に配置されたリブ４４ｂと、を有している。リブ４４ｂは、本体部４４ａの下面から拘束部材１６に向かって下向きに突出する形状を有している。

ブラケット５０は、電池モジュール１０を収容ケース４０に固定する部材である。ブラケット５０は、金属からなる。例えば、ブラケット５０は、鋼板で構成されている。ブラケット５０は、一対のエンドプレート１４の少なくとも一方のエンドプレート１４及び収容ケース４０に固定されている。本実施形態では、図２に示されるように、ブラケット５０は、エンドプレート１４とロアケース４２の一部を構成する板部４２ａとにボルト等の締結部材６０で固定されている。

本実施形態では、導入流路３０は、ブラケット５０に熱的に接触している。図２に示されるように、導入流路３０は、熱接触部３２を有しており、この熱接触部３２がブラケット５０に熱的に接触している。具体的に、熱接触部３２の外周面は、ブラケット５０の表面に接触している。熱接触部３２は、板部４２ａに熱的に接触している。すなわち、熱接触部３２の外周面は、板部４２ａの表面に接触している。ただし、導入流路３０を流れる冷媒の冷熱がブラケット５０及び板部４２ａに伝わるのであれば、熱接触部３２は、ブラケット５０及び板部４２ａに近接した位置に配置されてもよい。

以上に説明したように、本実施形態の電池パック１では、導入流路３０の熱接触部３２とブラケット５０とが熱的に接触しているため、導入流路３０を流れる冷媒の冷熱が、ブラケット５０を介してエンドプレート１４に伝わる。よって、電池モジュール１０の冷却効率が高まる。

また、拘束部材１６は、各単電池１２の上面１２ａに熱的に接触するように配置されているため、ブラケット５０を介してエンドプレート１４に伝わった冷熱が、拘束部材１６を介して各単電池１２の上部に伝わる。このため、各単電池１２がその下部から上部まで有効に冷却される。

さらに、アッパーケース４４は、拘束部材１６と熱的に接触するリブ４４ｂを有しているため、アッパーケース４４も有効に冷却される。このため、アッパーケース４４の上方からアッパーケース４４に伝わった熱（排気管等から発生する熱）が各単電池１２に伝わることが抑制される。

なお、今回開示された実施形態はすべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。

例えば、導入流路３０は、固定金具によってロアケース４２に固定され、その固定金具がブラケット５０に熱的に接触していてもよい。

また、導入流路３０は、エンドプレート１４に接触するように配置されてもよい。

また、アッパーケース４４は、樹脂で形成されてもよい。

１電池パック、１０電池モジュール、１２単電池、１２ａ上面、１２ｂ下面、１４エンドプレート、１６拘束部材、２０冷却部材、２２冷媒流路、３０導入流路、３２熱接触部、４０収容ケース、４２ロアケース、４２ａ板部、４４アッパーケース、４４ａ本体部、４４ｂリブ、５０ブラケット、６０締結部材、Ｖ膨張弁。

Claims

電池モジュールと、
前記電池モジュールと熱的に接触するように配置された冷却部材であって、前記電池モジュールを冷却するための冷媒が流れる冷媒流路を有する前記冷却部材と、
前記冷媒流路に前記冷媒を導入するための導入流路と、
前記電池モジュール、前記冷却部材及び前記導入流路を収容する収容ケースと、
前記電池モジュールを前記収容ケースに固定するブラケットと、を備え、
前記電池モジュールは、
一方向に沿って並ぶように配置された複数の単電池と、
金属材料からなり、前記複数の単電池と熱的に接触するように前記一方向における前記複数の単電池の両側に配置された一対のエンドプレートと、を有し、
前記ブラケットは、金属材料からなり、かつ、前記一対のエンドプレートの少なくとも一方のエンドプレート及び前記収容ケースに固定されており、
前記導入流路は、前記ブラケットに熱的に接触している、電池パック。