JP2022121994A - 電池パック - Google Patents

Abstract

【課題】電池パックの冷却効率を向上させる。【解決手段】電池パック１００は、複数の単セル２１と、隣り合う単セル２１の間に設けられ単セル２１で発生した熱を放熱する放熱プレート４と、を積層してなる電池モジュール２と、電池モジュール２の側面２ｂに設けられ、放熱プレート４と当接する冷却プレート３と、冷却プレート３を放熱プレート４に向かって押圧する押さえ板５と、を備える。【選択図】図２

Description

本発明は、電池パックに関する。

特許文献１には、複数の電池モジュールと、これらを冷却する冷却配管を備えた車両用電池パックが開示されている。

特開２０１９－１２６２０６号公報

特許文献１に記載された電池パックでは、冷媒が冷却配管を循環することによって、当該冷却配管が囲む電池モジュールが冷却される。

しかしながら、特許文献１に記載された電池パックでは、冷却配管と電池モジュールとの間に隙間があるため、冷却効率が良好とは言えなかった。

本発明は、このような技術的課題に鑑みてなされたもので、電池パックの冷却効率を向上させることを目的とする。

本発明のある態様によれば、電池パックは、複数の単セルと、隣り合う単セルの間に設けられ単セルで発生した熱を放熱する放熱プレートと、を積層してなる電池モジュールと、電池モジュールの側面に設けられ、放熱プレートと当接する冷却プレートと、冷却プレートを放熱プレートに向かって押圧する押さえ板と、を備える。

本発明によれば、冷却プレートが押さえ板によって放熱プレートに向かって押圧されているので、これらの間の熱伝達効率が向上する。これにより、電池パックの冷却効率を向上させることができる。

図１は、本発明に係る電池パックの概略図である。 図２は、本発明に係る電池モジュールの断面図である。 図３は、変形例に係る電池モジュールの断面図である。 図４は、変形例に係る電池モジュールの断面図である。 図５は、変形例に係る電池モジュールの断面図である。

以下、図面等を参照して、本発明の実施形態について説明する。

図１は、本発明の実施形態の電池パック１００の概略図であり、押さえ板５を取り除いた状態での電池パック１００の斜視図である。図１に示すように、本実施形態に係る電池パック１００は、筐体１内に設けられた複数の電池モジュール２と、電池モジュール２を冷却する冷却プレート３と、を備える。

筐体１は、金属板などによって略直方体形状に形成される。筐体１は、電池モジュール２を収容する本体部１ａと、本体部１ａの開口を塞ぐ蓋（図示せず）と、を備える。

図２に示すように、電池モジュール２は、リチウムイオン電池などの二次電池（単セル２１）を積層して構成される。隣り合う単セル２１の間には、単セル２１で発生した熱を放熱する放熱プレート４が設けられる。電池モジュール２は、支持プレートとしてのプレート２２、２３の間に、複数の単セル２１と放熱プレート４が積層されて構成される。プレート２２、２３は、ボルト（図示せず）によって締結される。これにより、単セル２１と放熱プレート４とは、プレート２２、２３の間で積層された状態に保持される。

電池モジュール２は、プレート２２を筐体１の底面１ｂにボルト（図示せず）などによって固定することにより、筐体１に固定される。つまり、電池モジュール２は、一端面２ａがプレート２２によって支持されるようにして、筐体１に固定される。

放熱プレート４は、熱伝導率の高い金属（例えば、銅）によって板状に形成される。放熱プレート４は、隣り合う２つの単セル２１の間に設けられ、単セル２１の表面に沿うように延びる伝熱部４ａと、電池モジュール２の側面２ｂに沿って延びる放熱部４ｂと、を備える。放熱プレート４は、伝熱部４ａ及び放熱部４ｂが断面略Ｌ字状になるように折り曲げられて形成される。

冷却プレート３は、放熱プレート４の放熱部４ｂと面接触するように板状に形成され、内部に冷媒が流れる流路（図示せず）が複数設けられる。冷却プレート３内を流れる冷媒は、電池モジュール２の外部に設けられた熱交換器（図示せず）で冷却される。冷媒は、熱交換器と冷却プレート３の間を循環する。

押さえ板５は、冷却プレート３に対向するように延び、冷却プレート３を押圧する押圧部５ａと、押圧部５ａに連続して設けられ、プレート２２に固定される固定部５ｂと、押圧部５ａに連続して設けられ、プレート２３にボルトによって固定される固定部５ｃと、を備える。図示はしないが、押さえ板５は、冷却プレート３と同様に、３つの電池モジュール２にわたって延びるように形成される。押さえ板５は、例えば、鉄などの金属薄板を折り曲げることによって形成される。

押圧部５ａは、冷却プレート３の側面３ａに面接触する平面を有する。固定部５ｂは、押圧部５ａの一端側（下端側）に形成され、固定部５ｃは、押圧部５ａの他端側（上端側）に形成される。押さえ板５は、固定部５ｂをプレート２２に固定するとともに、固定部５ｃをプレート２３に固定することで、冷却プレート３を放熱プレート４の放熱部４ｂに向かって押圧した状態に保持する。

このように構成された電池パック１００では、単セル２１で発生した熱は、放熱プレート４の伝熱部４ａを通じて放熱部４ｂに伝わる。そして、放熱プレート４に伝えられた熱は、冷却プレート３を流れる冷媒との間で熱交換されることで放熱される。電池パック１００では、冷却プレート３と放熱プレート４の放熱部４ｂとが押圧されて面接触しているので、これらの間の熱伝達効率が向上する。これにより、放熱プレート４の放熱部４ｂからより多くの熱を放熱することができるので、電池モジュール２をより効率よく冷却することができる。

電池パック１００では、押さえ板５を薄板状に形成しているので、押さえ板５を撓ませることで、押圧部５ａを冷却プレート３に押し付けることができる。これにより、より熱伝達効率を向上させることができる。なお、押さえ板５の弾性ではなく、押さえ板５と冷却プレート３の間に、例えば、ばねやゴムといった弾性部材を設けるようにしてもよい。また、冷却プレート３と放熱部４ｂの間に、樹脂やアルミなどによって形成される伝熱部材を設けるようにしてもよい。さらに、冷却プレート３を熱効率の良い樹脂で覆うようにしてもよい。

なお、押さえ板５の形状は、図２に示す形状に限らない。以下に、押さえ板５の変形例について説明する。まず、図３に示す変形例について説明する。

図３に示す変形例では、押さえ板５は、固定部５ｂに変えて、押圧部５ａからまっすぐに延設され、プレート２２に設けられた係合部としての孔２２ａに係合される係合端５ｄを有する。押さえ板５は、係合端５ｄが孔２２ａに挿入されることで、冷却プレート３を放熱プレート４の放熱部４ｂに向かって押圧した状態に保持する。

この変形例によれば、押さえ板５をプレート２２に固定するボルトを設けるためのスペースを不要にすることができるので、電池パック１００を小型化することができる。

次に、図４を参照して、他の変形例について説明する。

図４に示す変形例では、押さえ板５は、固定部５ｂに変えて、プレート２２から電池モジュール２の他端側に向かって突出するように形成された係合部としての突起２２ｂに係合する係合端５５ｄを有する。押さえ板５は、係合端５５ｄの外面５ｅが突起２２ｂの内面に対して係止されることで、冷却プレート３を放熱プレート４の放熱部４ｂに向かって押圧した状態に保持する。

この変形例によれば、押さえ板５をプレート２２に固定するボルトを設けるためのスペースを不要にすることができるので、電池パック１００を小型化することができる。

次に、図５を参照して、他の変形例について説明する。

図５に示す変形例では、図３に示す変形例の係合端５ｄが、押圧部５ａから折り曲げられるようにして押圧部５ａより電池モジュール２の側面２ｂに近い位置に設けられる。図５に示す変形例では、係合端５ｄは、押圧部５ａの端部をクランク状に二度折り曲げるようにして形成される。

この変形例によれば、係合端５ｄと孔２２ａとの係合位置が、電池モジュール２の側面２ｂにより近くなるので、電池パック１００をより小型化することができる。

以上のように構成された本発明の実施形態の構成、作用、及び効果をまとめて説明する。

電池パック１００は、複数の単セル２１と、隣り合う単セル２１の間に設けられ単セル２１で発生した熱を放熱する放熱プレート４と、を積層してなる電池モジュール２と、電池モジュール２の側面２ｂに設けられ、放熱プレート４と当接する冷却プレート３と、冷却プレート３を放熱プレート４に向かって押圧する押さえ板５と、を備える。

この構成では、冷却プレート３を放熱プレート４に向かって押圧しているので、冷却プレート３と放熱プレート４との接触面積を大きくすることができる。これにより、冷却プレート３と放熱プレート４との熱伝達効率が向上するので、放熱プレート４の放熱部４ｂからより多くの熱を放熱することができる。よって、電池パック１００の冷却効率を向上させることができる。

電池パック１００は、電池モジュール２の一端面２ａを支持するプレート２２（支持プレート）をさらに備える。放熱プレート４は、電池モジュール２の側面２ｂに沿って延びる放熱部４ｂを有し、押さえ板５は、冷却プレート３に対向するように延び、３冷却プレートを押圧する押圧部５ａと、押圧部５ａに連続して設けられ、プレート２２（支持プレート）に設けられた係合部（孔２２ａ、突起２２ｂ）に係合される係合端５ｄ、５５ｄと、を有し、冷却プレート３は、係合部（孔２２ａ、突起２２ｂ）に係合端５ｄ、５５ｄが係合されることで、放熱プレート４の放熱部４ｂに向かって押圧された状態に保持されている。

この構成では、ボルトを用いていないので、部品点数を少なくすることができる。

電池パック１００では、係合部は、プレート２２（支持プレート）に形成された孔２２ａであり、押さえ板５は、係合端５ｄが孔２２ａに挿入されることで、冷却プレート３を放熱プレート４の放熱部４ｂに向かって押圧した状態に保持する。

この構成では、押さえ板５をプレート２２（支持プレート）に固定するボルトを設けるためのスペースを不要にすることができるので、電池パック１００を小型化することができる。

電池パック１００では、係合部は、プレート２２（支持プレート）から電池モジュール２の他端側に向かって突出するように形成された突起２２ｂであり、押さえ板５は、係合端５５ｄの外面５ｅが突起２２ｂに係止されることで、冷却プレート３を放熱プレート４の放熱部４ｂに向かって押圧した状態に保持する。

この構成では、押さえ板５をプレート２２（支持プレート）に固定するボルトを設けるためのスペースを不要にすることができるので、電池パック１００を小型化することができる。さらに、この構成では、係合端５５ｄの外面５ｅが突起２２ｂに係止されるので、組み立て時に本体部１ａの開口部分から目視によって容易に確認することができる。

電池パック１００では、係合端５ｄは、押圧部５ａから折り曲げられるようにして、押圧部５ａより電池モジュール２の側面２ｂに近い位置に設けられる。

この構成では、係合端５ｄと孔２２ａとの係合位置が、電池モジュール２の側面２ｂにより近くなるので、電池パック１００をより小型化することができる。

以上、本発明の実施形態、上記実施形態及び変形例は本発明の適用例の一部を示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。

図１では、筐体１内に電池モジュール２を６個設けた構成を示しているが、電池モジュール２の個数は適宜設定可能である。また、図１では、冷却プレート３を３個の電池モジュール２にわたるように構成した場合を例に説明したが、これに限らず、冷却プレート３をそれぞれの電池モジュール２に対して個別に設けるようにしてもよい。

上記実施形態では、係合部（孔２２ａ、突起２２ｂ）をプレート２２に設けていたが、これに替えて、筐体１の底部に係合部（孔２２ａ、突起２２ｂ）を設けるようにしてもよい。この場合には、筐体１の底部が支持プレートに相当する。

また、上記実施形態では、固定部５ｃをプレート２３に固定した場合を例に説明したが、これに限らず、固定部５ｃは、筐体１や筐体１に固定されたブラケット（図示せず）などに固定するようにしてもよい。

１ 筐体
１ａ 本体部
１ｂ 底面
２ 電池モジュール
２ａ 一端面
２ｂ 側面
３ 冷却プレート
４ 放熱プレート
４ａ 伝熱部
４ｂ 放熱部
５ 押さえ板
５ａ 押圧部
５ｄ 係合端
５ｅ 外面
２１ 単セル
２２ プレート（支持プレート）
２２ａ 孔（係合部）
２２ｂ 突起（係合部）
５５ｄ 係合端
１００ 電池パック

Claims (5)

1. 複数の単セルと、隣り合う前記単セルの間に設けられ前記単セルで発生した熱を放熱する放熱プレートと、を積層してなる電池モジュールと、
   前記電池モジュールの側面に設けられ、前記放熱プレートと当接する冷却プレートと、
   前記冷却プレートを前記放熱プレートに向かって押圧する押さえ板と、を備える電池パック。
2. 請求項１に記載の電池パックであって、
   前記電池モジュールの一端面を支持する支持プレートをさらに備え、
   前記放熱プレートは、前記電池モジュールの側面に沿って延びる放熱部を有し、
   前記押さえ板は、
   前記冷却プレートに対向するように延び、前記冷却プレートを押圧する押圧部と、
   前記押圧部に連続して設けられ、前記支持プレートに設けられた係合部に係合される係合端と、を有し、
   前記冷却プレートは、前記係合部に前記係合端が係合されることで、前記放熱プレートの前記放熱部に向かって押圧された状態に保持されている電池パック。
3. 請求項２に記載の電池パックであって、
   前記係合部は、前記支持プレートに形成された孔であり、
   前記押さえ板は、前記係合端が前記孔に挿入されることで、前記冷却プレートを前記放熱プレートの前記放熱部に向かって押圧した状態に保持する電池パック。
4. 請求項２に記載の電池パックであって、
   前記係合部は、前記支持プレートから前記電池モジュールの他端側に向かって突出するように形成された突起であり、
   前記押さえ板は、前記係合端の外面が前記突起に係止されることで、前記冷却プレートを前記放熱プレートの前記放熱部に向かって押圧した状態に保持する電池パック。
5. 請求項２から４のいずれか１つに記載の電池パックであって、
   前記係合端は、前記押圧部から折り曲げられるようにして、前記押圧部より前記電池モジュールの側面に近い位置に設けられる電池パック。

Images