JP2022146123A - バッテリーユニット - Google Patents

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Abstract

【課題】バッテリーユニットにおいて、隣接するバッテリーセル間において熱が伝わりづらくする。【解決手段】バッテリーユニットＳは、所定の方向において並べて配置されている複数のバッテリーセル１と、複数のバッテリーセル１を熱搬送媒体と熱交換することで冷却する冷却部２と、複数のバッテリーセル１と冷却部２との間に設けられており、所定の方向において１つおきに複数のバッテリーセル１と接する複数の第１凸部３１が形成されており、熱伝導性を有する第１部材３と、複数のバッテリーセル１と冷却部２との間に設けられており、所定の方向において第１部材３が接していない複数のバッテリーセル１と接する複数の第２凸部４１が形成されており、熱伝導性を有する第２部材４と、を有する。【選択図】図１

Description

本発明は、バッテリーユニットに関する。
車両には、バッテリーが設けられている。特許文献１には、放熱シートが配置されている複数の伝熱プレートが複数の電池セルのそれぞれに固定されている構造が開示されている。
特開２０１８－１８６２９号公報
複数のバッテリーセルを均一に冷却するために複数のバッテリーセルと冷却部との間に熱伝導性を有する部材が設けられている場合がある。この場合、バッテリーセルが熱暴走すると、熱暴走したバッテリーセルから熱伝導により当該部材を介して隣接するバッテリーセルに熱が伝わる。このため、熱暴走したバッテリーセルに隣接するバッテリーセルは温度が上昇して類焼してしまうという問題が生じていた。
そこで、本発明はこれらの点に鑑みてなされたものであり、隣接するバッテリーセル間において熱が伝わりづらいバッテリーユニットを提供することを目的とする。
本発明の第１の態様においては、所定の方向において並べて配置されている複数のバッテリーセルと、前記複数のバッテリーセルを熱搬送媒体と熱交換することで冷却する冷却部と、前記複数のバッテリーセルと前記冷却部との間に設けられており、前記所定の方向において１つおきに前記複数のバッテリーセルと接する複数の第１凸部が形成されており、熱伝導性を有する第１部材と、前記複数のバッテリーセルと前記冷却部との間に設けられており、前記所定の方向において前記第１部材が接していない前記複数のバッテリーセルと接する複数の第２凸部が形成されており、熱伝導性を有する第２部材と、を有するバッテリーユニットを提供する。
また、前記所定の方向と直交する方向において、複数の前記第１部材が設けられており、前記所定の方向と直交する方向において、複数の前記第２部材が設けられており、前記第１部材と前記第２部材は、前記所定の方向と直交する方向において交互に設けられていてもよい。
また、前記第１部材と接する第１バッテリーセルから、前記第１部材及び前記第２部材を介して、前記第２部材と接する第２バッテリーセルに伝わる熱量が、前記第１バッテリーセルから前記第１部材及び前記第２部材を介して前記第１バッテリーセル以外の前記第１部材と接する他の第１バッテリーセルに伝わる熱量よりも小さくてもよい。
本発明によれば、バッテリーユニットにおいて、隣接するバッテリーセル間において熱が伝わりづらくすることができるという効果を奏する。
本実施形態に係るバッテリーユニットの構造を示す。 図１に示すバッテリーユニットを矢印Ａの向きから見た構造を示す。 図２のＸ－Ｘ線断面図である。 図２のＹ－Ｙ線断面図である。 比較例としての従来のバッテリーユニットの構造を示す。 従来のバッテリーユニットにおいて、バッテリーセルが熱暴走した状態の一例を示す。 本実施形態に係るバッテリーユニットにおいて、バッテリーセルが熱暴走した状態の一例を示す。
［バッテリーユニットＳの構造］
図１は、本実施形態に係るバッテリーユニットＳの構造を示す図である。図２は、図１に示すバッテリーユニットＳを矢印Ａの向きから見た構造を示す図である。図３は、図２のＸ－Ｘ線断面図である。図４は、図２のＹ－Ｙ線断面図である。
バッテリーユニットＳは、ハイブリッド車又はＥＶ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｖｅｈｉｃｌｅ）車の走行用モーター駆動用の電源バッテリーとして用いられる。バッテリーユニットＳは、複数のバッテリーセル１、冷却部２、第１部材３、及び第２部材４を有する。
バッテリーセル１は、電力を蓄電する。バッテリーセル１は、例えば板形状である。複数のバッテリーセル１は、所定の方向において並べて配置されている。複数のバッテリーセル１の間には空間が形成されている。バッテリーユニットＳは、複数のバッテリーセル１として、複数の第１バッテリーセル１１、及び複数の第２バッテリーセル１２を有する。第１バッテリーセル１１は、後述する第１部材３と接するバッテリーセルである。第２バッテリーセル１２は、後述する第２部材４と接するバッテリーセルである。第２バッテリーセル１２は、第１バッテリーセル１１に隣接する。
冷却部２は、複数のバッテリーセル１を熱搬送媒体と熱交換することで冷却する。熱搬送媒体は、例えば水を含む。冷却部２は、熱伝導性を有する。冷却部２には、流路（不図示）が形成されている。流路内には、熱搬送媒体が流れる。冷却部２の複数のバッテリーセル１側の面には、後述する第１部材３及び第２部材４が接している。冷却部２は、複数のバッテリーセル１を第１部材３及び第２部材４を介して流路内の熱搬送媒体と熱交換することで冷却する。
第１部材３は、複数のバッテリーセル１と冷却部２との間に設けられている。第１部材３は、熱伝導性を有する。第１部材３は、所定の方向において延在している。第１部材３は、複数の第１凸部３１を有する。第１凸部３１は、バッテリーセル１に向かって突出している。複数の第１凸部３１は、所定の方向において１つおきに複数のバッテリーセル１と接する。第１部材３は、第１バッテリーセル１１と接する。第１部材３の複数のバッテリーセル１と接する側とは反対側の面は冷却部２に接する。
第２部材４は、複数のバッテリーセル１と冷却部２との間に設けられている。第２部材４は、熱伝導性を有する。第２部材４は、所定の方向において延在している。第２部材４は、複数の第２凸部４１を有する。第２凸部４１は、バッテリーセル１に向かって突出している。複数の第２凸部４１は、所定の方向において第１部材３が接していない複数のバッテリーセル１と接する。複数の第２凸部４１は、所定の方向において１つおきに複数のバッテリーセル１と接する。第２部材４は、第２バッテリーセル１２と接する。第２部材４の複数のバッテリーセル１と接する側とは反対側の面は冷却部２に接する。第２部材４は、第１部材３と接していない。
図５は、比較例としての従来のバッテリーユニットＴの構造を示す図である。
従来のバッテリーユニットＴは、バッテリーユニットＳと比べて、第１部材３及び第２部材４の代わりに、第３部材６を有する点で異なる。
従来のバッテリーユニットＴは、複数のバッテリーセル１、冷却部２、及び第３部材６を有する。第３部材６は、複数のバッテリーセル１と冷却部２との間に設けられている。第３部材６は、熱伝導性を有する。第３部材６は、平板形状である。第３部材６は、複数のバッテリーセル１と接している。第３部材６の複数のバッテリーセル１と接する側とは反対側の面は冷却部２に接する。
バッテリーユニットＴは、このように複数のバッテリーセル１と冷却部２との間に設けられている第３部材６を有する。したがって、バッテリーユニットＴにおいては、冷却部２の流路内の熱搬送媒体の流れによらず、複数のバッテリーセル１を均一に冷却し易い。しかしながら、バッテリーユニットＴにおいては、隣接する複数のバッテリーセル１間において、第３部材６を介さずに熱が伝わるのに加えて、熱伝導により第３部材６を介して熱が伝わるため、熱が伝わり易い。
図６は、従来のバッテリーユニットＴにおいて、バッテリーセル１が熱暴走した状態の一例を示す図である。なお、図６は、図５に示すバッテリーユニットＴを矢印Ｂの向きから見た構造を示す図である。図６中の斜線で示すバッテリーセル１は、熱暴走したバッテリーセル１を示す。図６中の矢印は熱の流れを示す。
バッテリーユニットＴにおいては、バッテリーセル１が熱暴走すると、バッテリーセル１から熱伝導により第３部材６を介して隣接するバッテリーセル１に熱が伝わる。その結果、バッテリーユニットＴにおいては、熱暴走したバッテリーセル１に隣接するバッテリーセル１には、熱暴走したバッテリーセル１から第３部材６を介さずに熱が伝わるのに加えて、第３部材６を介して熱が伝わる（図６）。よって、バッテリーユニットＴにおいては、熱暴走したバッテリーセル１に隣接するバッテリーセル１は、温度が上昇し易く類焼してしまうため、安全性が低下する。
これに対して、バッテリーユニットＳは、前述したように第１部材３及び第２部材４を有する。したがって、バッテリーユニットＳにおいては、冷却部２の流路内の熱搬送媒体の流れによらず、複数のバッテリーセル１を均一に冷却し易い。また、バッテリーユニットＳにおいては、隣接する複数のバッテリーセル１が共に第１部材３又は第２部材４のうちの一方の部材に接していないため、バッテリーセル１から熱伝導により第１部材３及び第２部材４を介して隣接するバッテリーセル１に熱が伝わりづらい。したがって、バッテリーユニットＳにおいては、隣接するバッテリーセル１間において、熱が伝わりづらくなる。
図７は、本実施形態に係るバッテリーユニットＳにおいて、バッテリーセル１が熱暴走した状態の一例を示す図である。図７中の斜線で示すバッテリーセル１は、熱暴走したバッテリーセル１を示す。図７中の矢印は熱の流れを示す。図７（ａ）は、図２のＸ－Ｘ線断面図である。図７（ｂ）は、図２のＹ－Ｙ線断面図である。
バッテリーユニットＳにおいては、バッテリーセル１が熱暴走した場合、バッテリーセル１から熱伝導により第１部材３及び第２部材４を介して隣接するバッテリーセル１に熱が伝わりづらい（図７）。したがって、バッテリーユニットＳにおいては、熱暴走したバッテリーセル１に隣接するバッテリーセル１は、熱暴走したバッテリーセル１から熱が伝わりづらくなる。その結果、バッテリーユニットＳにおいては、熱暴走したバッテリーセル１に隣接するバッテリーセル１は、温度が上昇しづらくなり類焼しづらくなるため、安全性が向上する。また、バッテリーユニットＳにおいては、複数のバッテリーセル１間の間隔を小さくすることが可能になる。
バッテリーユニットＳにおいては、複数の第１部材３が、所定の方向と直交する方向において並べて配置されている。また、バッテリーユニットＳにおいては、複数の第２部材４が、所定の方向と直交する方向において並べて配置されている。そして、第１部材３と第２部材４は、所定の方向と直交する方向において交互に設けられている。バッテリーユニットＳにおいては、このように第１部材３及び第２部材４が設けられていることで、複数のバッテリーセル１を均一に冷却し易い。
バッテリーユニットＳにおいては、第１バッテリーセル１１から、第１部材３及び第２部材４を介して、第２バッテリーセル１２に伝わる熱量が、第１バッテリーセル１１から第１部材３及び第２部材４を介して第１バッテリーセル１１以外の他の第１バッテリーセル１１に伝わる熱量よりも小さい。したがって、バッテリーセルＳにおいては、第１部材３及び第２部材４を介して熱が伝わる場合、複数の第１バッテリーセル１１間よりも第１バッテリーセル１１と第２バッテリーセル１２との間の方が、熱が伝わりづらくなる。
［本実施形態に係るバッテリーユニットＳによる効果］
本実施形態に係るバッテリーユニットＳは、所定の方向において並べて配置されている複数のバッテリーセル１と、複数のバッテリーセル１を熱搬送媒体と熱交換することで冷却する冷却部２と、を有する。また、バッテリーユニットＳは、複数のバッテリーセル１と冷却部２との間に設けられており、所定の方向において１つおきに複数のバッテリーセル１と接する複数の第１凸部３１が形成されており、熱伝導性を有する第１部材３を有する。また、バッテリーユニットＳは、複数のバッテリーセル１と冷却部２との間に設けられており、所定の方向において第１部材３が接していない複数のバッテリーセル１と接する複数の第２凸部４１が形成されており、熱伝導性を有する第２部材４を有する。
本実施形態に係るバッテリーユニットＳは、このように第１部材３及び第２部材４を有する。したがって、バッテリーユニットＳにおいては、隣接する複数のバッテリーセル１が共に第１部材３又は第２部材４のうちの一方の部材に接していないため、バッテリーセル１から熱伝導により第１部材３及び第２部材４を介して隣接するバッテリーセル１に熱が伝わりづらい。その結果、バッテリーユニットＳにおいては、隣接するバッテリーセル１間において、熱が伝わりづらくなる。
よって、バッテリーユニットＳにおいては、バッテリーセル１が熱暴走した場合、熱暴走したバッテリーセル１に隣接するバッテリーセル１は、温度が上昇しづらくなり類焼しづらくなるため、安全性が向上する。また、バッテリーユニットＳにおいては、複数のバッテリーセル１間の間隔を小さくすることが可能になる。
以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。例えば、装置の全部又は一部は、任意の単位で機能的又は物理的に分散・統合して構成することができる。また、複数の実施の形態の任意の組み合わせによって生じる新たな実施の形態も、本発明の実施の形態に含まれる。組み合わせによって生じる新たな実施の形態の効果は、もとの実施の形態の効果を併せ持つ。
Ｓ・・・バッテリーユニット
１・・・バッテリーセル
１１・・・第１バッテリーセル
１２・・・第２バッテリーセル
２・・・冷却部
３・・・第１部材
３１・・・第１凸部
４・・・第２部材
４１・・・第２凸部
Ｔ・・・従来のバッテリーユニット
６・・・第３部材

Claims (3)

  1. 所定の方向において並べて配置されている複数のバッテリーセルと、
    前記複数のバッテリーセルを熱搬送媒体と熱交換することで冷却する冷却部と、
    前記複数のバッテリーセルと前記冷却部との間に設けられており、前記所定の方向において１つおきに前記複数のバッテリーセルと接する複数の第１凸部が形成されており、熱伝導性を有する第１部材と、
    前記複数のバッテリーセルと前記冷却部との間に設けられており、前記所定の方向において前記第１部材が接していない前記複数のバッテリーセルと接する複数の第２凸部が形成されており、熱伝導性を有する第２部材と、
    を有するバッテリーユニット。
  2. 前記所定の方向と直交する方向において、複数の前記第１部材が設けられており、
    前記所定の方向と直交する方向において、複数の前記第２部材が設けられており、
    前記第１部材と前記第２部材は、前記所定の方向と直交する方向において交互に設けられている、
    請求項１に記載のバッテリーユニット。
  3. 前記第１部材と接する第１バッテリーセルから、前記第１部材及び前記第２部材を介して、前記第２部材と接する第２バッテリーセルに伝わる熱量が、前記第１バッテリーセルから前記第１部材及び前記第２部材を介して前記第１バッテリーセル以外の前記第１部材と接する他の第１バッテリーセルに伝わる熱量よりも小さい、
    請求項１又は２に記載のバッテリーユニット。
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