JP2021051876A - バッテリパック - Google Patents

Abstract

【課題】伝熱部材にフィルムを貼る必要がなく、バッテリモジュールを伝熱部材から容易に引き剥がすことが可能なバッテリパックを提供すること。【解決手段】ケース３内にバッテリモジュール２を収容したバッテリパック１であって、バッテリパック１は、バッテリモジュール２を冷却する冷却部材と、バッテリモジュール２と冷却部材との間に配置される粘着性を有する伝熱部材４と、を備え、バッテリモジュール２と伝熱部材４とは直接接触しており、バッテリモジュール２は、ケース３の外部からアクセス可能な箇所に、雄ねじ部材１００を螺合可能な雌ねじ５１を有する。【選択図】図１

Description

本発明は、バッテリパックに関する。

複数のセルを有するバッテリモジュールを備えるバッテリパックは、各セルを均一に冷却するために、粘着性、弾性を有する伝熱シートをバッテリモジュールの冷却面と冷却プレート等の冷却部材とに密着させ、バッテリモジュールの熱を冷却部材に効率的に伝達して冷却性能を高めるようにしている（例えば、特許文献１等参照）。

特開２０１４−１５７７６３号公報

しかしながら、一般に、伝熱シートは粘着性が高く、使用過程でバッテリモジュールに対して強固に張り付いてしまう。そのため、バッテリモジュールを交換する必要が生じた場合に、バッテリモジュールを伝熱シートから引き剥がすことが困難であるという問題がある。

伝熱シートがバッテリモジュールに張り付くことを防止するために、伝熱シートにフィルムを貼る方法が知られている。しかし、伝熱シートにフィルムを貼ると、伝熱効率が悪化し、冷却性能が低下する問題がある。

本発明は、伝熱部材にフィルムを貼る必要がなく、バッテリモジュールを伝熱部材から容易に引き剥がすことが可能なバッテリパックを提供することを目的とする。

（１） 本発明に係るバッテリパックは、ケース（例えば、後述のケース３）内にバッテリモジュール（例えば、後述のバッテリモジュール２）を収容したバッテリパック（例えば、後述のバッテリパック１）であって、前記バッテリパックは、前記バッテリモジュールを冷却する冷却部材（例えば、後述の底部３１、冷却流路溝３１１、底外蓋３１２で構成される部材）と、前記バッテリモジュールと前記冷却部材との間に配置される粘着性を有する伝熱部材（例えば、後述の伝熱シート４）と、を備え、前記バッテリモジュールと前記伝熱部材とは直接接触しており、前記バッテリモジュールは、前記ケースの外部からアクセス可能な箇所に、雄ねじ部材（例えば、後述の雄ねじ部材１００）を螺合可能な雌ねじ（例えば、後述の雌ねじ５１）を有する。

上記（１）によれば、バッテリモジュールが粘着性のある伝熱部材によって冷却部材と密着していても、雌ねじにボルト等の雄ねじ部材を螺合させることによって、バッテリモジュールを伝熱部材から容易に引き剥がすことができる。そのため、伝熱部材にフィルムを貼る必要がなく、バッテリモジュールを伝熱部材から容易に引き剥がすことが可能なバッテリパックを提供することができる。

（２） （１）に記載のバッテリパックにおいて、前記バッテリモジュールは、前記伝熱部材と直接接触する板状部材（例えば、後述のロアプレート２３）を有し、前記雌ねじは、前記板状部材に設けられてもよい。

上記（２）によれば、板状部材を利用することによって、バッテリモジュールに雌ねじを容易に形成することができる。

（３） （２）に記載のバッテリパックにおいて、前記冷却部材は金属製であり、前記雌ねじと重複する部分に、前記雌ねじの方向に突出するリブ（例えば、後述のリブ３１３）が設けられてもよい。

上記（３）によれば、雄ねじ部材が突き当たる部位に金属製の冷却部材のリブが配置されるため、冷却部材の剛性が高められ、伝熱部材が板状部材に強固に張り付いていても、雄ねじ部材をリブに突き当てることによって容易に引き剥がすことができる。

（４） （３）に記載のバッテリパックにおいて、前記冷却部材は、ダイキャスト製であってもよい。

上記（４）によれば、リブを有する冷却部材を容易に加工することができる。

（５） （２）〜（４）のいずれかに記載のバッテリパックにおいて、前記板状部材は、前記バッテリモジュールから前記バッテリモジュールの長尺方向に突出する突出部（例えば、後述の突出部２３１）を有し、前記雌ねじは、前記突出部に設けられてもよい。

上記（５）によれば、雌ねじがバッテリモジュールの長尺方向に突出した突出部に設けられることによって、てこの原理でバッテリモジュールを伝熱部材から引き剥がし易くなる。

（６） （５）に記載のバッテリパックにおいて、前記板状部材は、前記突出部に、前記冷却部材に対する２つの固定部（例えば、後述の固定ボルト挿通孔２３２）を有し、前記雌ねじは、前記突出部において、前記２つの固定部の間に配置されてもよい。

上記（６）によれば、雌ねじを形成するために板状部材を２つの固定部の外側に無駄に広げる必要がなく、スペース効率が良い。

（７） （２）〜（４）のいずれかに記載のバッテリパックにおいて、前記バッテリモジュールは、積層された複数のセル（例えば、後述のセル２１）と、前記複数のセルの積層方向（例えば、後述のＸ１−Ｘ２方向）の両端部にそれぞれ配置されるエンドプレート（例えば、後述のエンドプレート２２）と、を有し、少なくとも一方の前記エンドプレートは、前記板状部材に対向する方向（例えば、後述のＺ１−Ｚ２方向）に貫通する貫通孔（例えば、後述の貫通孔２２１）を有し、前記雌ねじは、前記貫通孔と重複して配置されてもよい。

上記（７）によれば、雌ねじを設けるために板状部材をバッテリモジュールから突出させる必要がなくなり、バッテリモジュールのコンパクト化を図ることができる。

（８） （１）〜（７）のいずれかに記載のバッテリパックにおいて、前記冷却部材は、前記ケースの少なくとも一部を構成してもよい。

上記（８）によれば、バッテリパックの構成を簡素化することができる。

本発明によれば、伝熱部材にフィルムを貼る必要がなく、バッテリモジュールを伝熱部材から容易に引き剥がすことが可能なバッテリパックを提供することができる。

一実施形態に係るバッテリパックの要部を断面で示す斜視図である。 一実施形態に係るバッテリパックの要部を断面で示す分解斜視図である。 一実施形態に係るバッテリモジュールを底面側から見た斜視図である。 図１中のＡ−Ａ線に沿う縦断面図である。 バッテリモジュールを伝熱部材から引き剥がす様子を示す図である。 他の実施形態に係るバッテリモジュールの要部を示す斜視図である。 他の実施形態に係るバッテリモジュールの要部を底面側から見た斜視図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
本実施形態のバッテリパック１は、電気自動車、ハイブリッド車等の車両に搭載されるバッテリパックであり、図１及び図２に示すように、バッテリモジュール２と、バッテリモジュール２を収容するケース３と、伝熱シート４と、を有する。

バッテリモジュール２は、複数積層される直方体形状のセル２１と、セル２１の積層方向（本実施形態ではＹ１−Ｙ２方向）の両端部にそれぞれ配置されるエンドプレート２２，２２と、セル２１の底面側に配置されるロアプレート２３と、エンドプレート２２，２２に亘って設けられる一対のバインドバー２４，２４と、を有する。一対のバインドバー２４，２４は、複数のボルト２４１によってエンドプレート２２，２２に固定され、複数積層されたセル２１及びロアプレート２３の全体を拘束している。

ロアプレート２３は、銅、アルミニウム等の伝熱性の良好な金属材料からなる一枚の板状部材であり、複数積層される全てのセル２１の底面に直接接触し得る大きさを有する。本実施形態のロアプレート２３は、セル２１の積層方向に沿って長尺な略矩形状を有し、バッテリモジュール２の長尺方向（本実施形態ではＹ１−Ｙ２方向）の両端部からそれぞれ突出する突出部２３１，２３１を有する。

突出部２３１，２３１は、バッテリモジュール２をケース３に固定するための固定部位を構成する。各突出部２３１，２３１には、ロアプレート２３の四隅の角部に対応する２箇所ずつに、ケース３に対する固定部である固定ボルト挿通孔２３２がそれぞれ設けられている。各突出部２３１，２３１の２つの固定ボルト挿通孔２３２，２３２は、ロアプレート２３の幅方向（Ｘ１−Ｘ２方向）に離隔している。ロアプレート２３は、これらの突出部２３１，２３１を含めて、セル２１の幅（本実施形態ではＸ１−Ｘ２方向）と略同一幅を有してバッテリモジュール２の長尺方向に延びている。

ケース３は、底部３１と、底部３１の周囲から立ち上がる側壁部３２と、を有する有底状容器である。ケース３の上部には、金属製又は樹脂製の図示しない蓋部材が設けられる。ケース３内に収容されるバッテリモジュール２は、ケース３の底部３１の上面３１ａに載置される。この底部３１の上面３１ａには、ロアプレート２３の４つの固定ボルト挿通孔２３２に対応する位置に、バッテリモジュール２を底部３１に固定するための４本の固定ボルト３３が突設されている。バッテリモジュール２は、固定ボルト３３をそれぞれ固定ボルト挿通孔２３２に挿通させた後、固定ボルト３３に螺合される図示しないナットによってケース３に固定される。なお、図１及び図２に示すバッテリパック１には、ケース３の底部３１に１つのバッテリモジュール２のみが固定されているが、ケース３の底部３１には、同様にして、図中のＸ１方向及びＹ１方向に複数のバッテリモジュール２が固定される。

本実施形態のケース３は、バッテリモジュール２を冷却する冷却部材としても機能する。すなわち、ケース３の底部３１において、バッテリモジュール２が載置される領域に対応する下面３１ｂ側には、バッテリモジュール２に向けて凹設された冷却流路溝３１１と、その冷却流路溝３１１を水密状に覆う底外蓋３１２と、が設けられる。

ケース３は、底部３１の下面３１ｂ側と底外蓋３１２との間の冷却流路溝３１１に冷却水を流通させることによって、底部３１を介してバッテリモジュール２を冷却する。したがって、バッテリパック１において、バッテリモジュール２を冷却する冷却部材は、ケース３における少なくとも底部３１と、底外蓋３１２と、これらの間に形成される冷却流路溝３１１と、によって構成される。このような冷却部材は、バッテリモジュール２を収容するケース３の少なくとも一部を構成する。そのため、ケース３とは別途の冷却部材をケース３に設けることが不要となり、バッテリパック１の構成を簡素化することができる。

冷却部材としても機能するケース３は、少なくとも底部３１におけるバッテリモジュール２が載置される領域が、銅、アルミニウム等の伝熱性の良好な金属材料によって形成される。これによって、底部３１を介して、冷却流路溝３１１内を流れる冷却水とバッテリモジュール２との間の熱交換が良好に行われ、バッテリモジュール２を効率良く冷却することができる。

底部３１の上面３１ａには、冷却流路溝３１１の形成領域に対応して、複数のリブ３１３が設けられる。リブ３１３は、互いに直交するＸ１−Ｘ２方向及びＹ１−Ｙ２方向に延びる格子状に形成されている。底部３１にリブ３１３が形成されることによって、底部３１の断面剛性が向上し、バッテリモジュール２が固定された際の底部３１へ与えるダメージが低減される。底部３１がダイキャスト製である場合は、リブ３１３が鋳造時の溶湯の流動を良好にするため、リブ３１３を有する冷却部材を容易に加工することができる。

伝熱シート４は、バッテリモジュール２が載置される領域に対応する底部３１の上面３１ａに配置される。伝熱シート４は、伝熱性が良好であり且つ粘着性を有する樹脂製シートからなる伝熱部材である。伝熱シート４は、１つのバッテリモジュール２につき、Ｘ１−Ｘ２方向及びＹ１−Ｙ２方向に複数に分割されている。バッテリモジュール２は、ロアプレート２３を底部３１に向けた状態で、各固定ボルト挿通孔２３２に、ケース３の底部３１から突出する固定ボルト３３をそれぞれ挿通させることによって、複数の伝熱シート４を介して、底部３１の上面３１ａに固定される。そのため、バッテリモジュール２のロアプレート２３は、複数の伝熱シート４と直接接触している。

なお、図３及び図４に示すように、ロアプレート２３は、伝熱シート４と直接接触する下面側の中央部に、セル２１の積層方向に沿って、ロアプレート２３の全長に亘って延びる凹部２３３が設けられている。これによって、ロアプレート２３と底部３１との間には、伝熱シート４を収容可能なスペースが形成される。バッテリモジュール２が底部３１に固定された際、この凹部２３３内に伝熱シート４が収容されるため、ロアプレート２３は、凹部２３３の両側に配置される当接部２３４，２３４を、伝熱シート４が配置されていない底部３１の上面３１ａに直接当接させることができる。そのため、バッテリモジュール２は、底部３１に対して安定して固定される。

このようにしてケース３内に収容されるバッテリモジュール２をケース３の底部３１から取り外す際に、伝熱シート４からバッテリモジュール２を容易に離間させるため、バッテリモジュール２には、ケース３への固定用の孔部（固定ボルト３３を挿通させる固定ボルト挿通孔２３２）とは別に、取り外し用の部材を螺合して挿入するための雌ねじ５１を有するねじ孔５が設けられる。ねじ孔５は、バッテリモジュール２を収容したケース３の外部からアクセス可能な箇所に少なくとも１つ設けられる。

図１〜図３に示すように、本実施形態において、ねじ孔５はロアプレート２３に設けられている。ロアプレート２３を利用することによって、バッテリモジュール２に雌ねじ５１を有するねじ孔５を容易に形成することができる。詳しくは、ねじ孔５は、ロアプレート２３において、ケース３の外部から容易にアクセス可能な突出部２３１に設けられる。ねじ孔５はロアプレート２３を貫通している。ねじ孔５の内周面には、図４に示すように、雌ねじ５１が設けられる。

次に、このバッテリパック１において、ねじ孔５を用いてケース３の底部３１からバッテリモジュール２を取り外す方法について、図５を参照して説明する。
ケース３の底部３１からバッテリモジュール２を取り外す際には、ねじ孔５にボルト等の雄ねじ部材１００が挿入される。雄ねじ部材１００の軸部１０１の外周には、雌ねじ５１に対して螺合可能な雄ねじ１０２が設けられている。なお、バッテリモジュール２の取り外しの際、固定ボルト３３に螺合する図示しないナットは取り外される。

図示しない工具を用いて、ねじ孔５に挿入された雄ねじ部材１００を正転させると、雄ねじ部材１００は、雄ねじ１０２と雌ねじ５１との螺合によって、ケース３の底部３１に向けてねじ孔５内を徐々に進入し、やがて、雄ねじ部材１００の先端部１０３が底部３１に突き当たる。この状態から更に雄ねじ部材１００を正転させると、ロアプレート２３が雄ねじ部材１００の軸部１０１に沿って徐々に上方に変位し、これに伴って伝熱シート４を徐々に引き剥がしていく。したがって、このバッテリパック１によれば、バッテリモジュール２が粘着性のある伝熱シート４によって底部３１に密着していても、伝熱シート４にフィルムを貼る必要がなく、バッテリモジュール２を伝熱シート４から容易に引き剥がすことができる。

図４に示すように、ねじ孔５は、ケース３の底部３１の上面３１ａに設けられるリブ３１３と重複するように配置され、リブ３１３の真上に開口している。そのため、雄ねじ部材１００の先端部１０３は、金属製のリブ３１３に突き当たる。底部３１は、このリブ３１３によって剛性が高められているため、雄ねじ部材１００の先端部１０３が突き当たっても変形等を引き起こすことはない。したがって、伝熱シート４がロアプレート２３に強固に張り付いていても、雄ねじ部材１００をリブ３１３に突き当てることによって容易に引き剥がすことができる。

ねじ孔５は、バッテリモジュール２の長尺方向に突出した突出部２３１に設けられるため、雄ねじ部材１００を回転させると、バッテリモジュール２は、徐々に長尺方向に傾動する。そのため、バッテリモジュール２は、てこの原理で、伝熱シート４から容易に引き剥がすことができる。特に、本実施形態のねじ孔５は、ロアプレート２３の幅方向（Ｘ１−Ｘ２方向）の中央部よりもいずれかの方向に片寄って配置されている。これによれば、雄ねじ部材１００の回転によって、バッテリモジュール２を長尺方向及び幅方向に対角状に傾動させることができるため、伝熱シート４を更に引き剥がし易くすることができる。

ねじ孔５は、ロアプレート２３の突出部２３１に幅方向に離隔して設けられる２つの固定ボルト挿通孔２３２，２３２の間に配置されている。そのため、ねじ孔５を形成するためにロアプレート２３を２つの固定ボルト挿通孔２３２，２３２の外側（Ｘ１方向又はＸ２方向）に無駄に広げる必要がない。これによって、複数のバッテリモジュール２をケース３内で可及的に近接配置させることができるため、スペース効率を向上させることができる。

図６及び図７は、バッテリモジュール２の他の実施形態を示している。このバッテリモジュール２において、少なくとも一方のエンドプレート２２には、ロアプレート２３に対向する方向（Ｚ１−Ｘ２方向）に貫通する貫通孔２２１が設けられている。雌ねじ５１を有するねじ孔５は、ロアプレート２３の突出部２３１に設けられておらず、エンドプレート２２に設けられた貫通孔２２１と重複する部位に設けられている。ねじ孔５は、貫通孔２２１内に臨んでいる。貫通孔２２１は、ねじ孔５の全体を取り囲み、貫通孔２２１を通して雄ねじ部材１００（図５参照）を挿入可能であるとともに回転操作可能な大きさを有する。したがって、このバッテリモジュール２におけるねじ孔５は、エンドプレート２２の貫通孔２２１を介して、外部からアクセス可能である。

これによって、雌ねじ５１を設けるためにロアプレート２３をバッテリモジュール２から突出させる必要がなくなるため、ロアプレート２３の突出部２３１は、固定ボルト挿通孔２３２，２３２を設けることが可能な最小サイズで済む。例えば、図６及び図７に示すロアプレート２３の突出部２３１は、固定ボルト挿通孔２３２，２３２が設けられる部位のみに設けられている。そのため、バッテリモジュール２の軽量化、コンパクト化を図ることができる。

１ バッテリパック
２ バッテリモジュール
２１ セル
２２ エンドプレート
２２１ 貫通孔
２３ ロアプレート（板状部材）
２３１ 突出部
２３２ 固定ボルト挿通孔（固定部）
３ ケース
３１ 底部（冷却部材）
３１１冷却流路溝（冷却部材）
３１２ 底外蓋（冷却部材）
３１３ リブ
４ 伝熱シート（伝熱部材）
５１ 雌ねじ
１００ 雄ねじ部材

Claims (8)

1. ケース内にバッテリモジュールを収容したバッテリパックであって、
   前記バッテリモジュールを冷却する冷却部材と、
   前記バッテリモジュールと前記冷却部材との間に配置される粘着性を有する伝熱部材と、を備え、
   前記バッテリモジュールと前記伝熱部材とは直接接触しており、
   前記バッテリモジュールは、前記ケースの外部からアクセス可能な箇所に、雄ねじ部材を螺合可能な雌ねじを有する、バッテリパック。
2. 前記バッテリモジュールは、前記伝熱部材と直接接触する板状部材を有し、
   前記雌ねじは、前記板状部材に設けられる、請求項１に記載のバッテリパック。
3. 前記冷却部材は金属製であり、前記雌ねじと重複する部分に、前記雌ねじの方向に突出するリブが設けられる、請求項２に記載のバッテリパック。
4. 前記冷却部材は、ダイキャスト製である、請求項３に記載のバッテリパック。
5. 前記板状部材は、前記バッテリモジュールから前記バッテリモジュールの長尺方向に突出する突出部を有し、
   前記雌ねじは、前記突出部に設けられる、請求項２〜４のいずれか１項に記載のバッテリパック。
6. 前記板状部材は、前記突出部に、前記冷却部材に対する２つの固定部を有し、
   前記雌ねじは、前記突出部において、前記２つの固定部の間に配置される、請求項５に記載のバッテリパック。
7. 前記バッテリモジュールは、積層された複数のセルと、前記複数のセルの積層方向の両端部にそれぞれ配置されるエンドプレートと、を有し、
   少なくとも一方の前記エンドプレートは、前記板状部材に対向する方向に貫通する貫通孔を有し、
   前記雌ねじは、前記貫通孔と重複して配置される、請求項２〜４のいずれか１項に記載のバッテリパック。
8. 前記冷却部材は、前記ケースの少なくとも一部を構成する、請求項１〜７のいずれか１項に記載のバッテリパック。

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