JP2022150449A - 電池冷却器及び電池パック - Google Patents

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Abstract

【課題】冷却媒体の漏出に起因する蓄電セル間の短絡を抑制可能な電池冷却器及び電池パックを提供すること。【解決手段】電池冷却器101は、冷却流路210Pが形成されるようにシート部材211同士が互いに溶着ないし接着されたシール部212を有する冷却部材210と、冷却部材210のうちシール部よりも外側の縁部を挟持する挟持部材220と、を備える。挟持部材220は、シール部212の下方に排出経路210Cが形成されるように冷却部材のうちシール部よりも下方の部位を挟持する下クランプ224を有する。シール部212は、シート部材同士が互いに接続された接続部214と、冷却媒体の上限温度より高く、かつ、接続部の溶融温度よりも低い低溶融温度で溶融する可溶部216と、を有する。下クランプ224には、可溶部から排出経路に漏出した冷却媒体を冷却部材の外部へ排出するための排出口225hが形成されている。【選択図】図2

Description

本開示は、電池冷却器及び電池パックに関する。
例えば、特開2020-3132号公報には、車両の電池モジュールの冷却に使用可能な樹脂融着製熱交換器が開示されている。樹脂融着製熱交換器は、金属製の伝熱層と、伝熱層の一面側に設けられた樹脂製の熱融着層と、を含む外包ラミネート材で形成された外包材を有している。外包材は、外包ラミネート材が重ね合わされて、外包ラミネート材の周縁部に沿って互いの熱融着層同士が接合一体化されることにより袋状に形成されている。この外包材内に冷媒が流される。
特開2020-3132号公報
特開2020-3132号公報に記載される樹脂融着製熱交換器が電池モジュールの冷却に用いられた場合、電池モジュールに含まれる蓄電セルの発熱時に熱融着層が溶融することによって冷媒が漏出し、これにより蓄電セル間が短絡する懸念がある。
本開示の目的は、冷却媒体の漏出に起因する蓄電セル間の短絡を抑制可能な電池冷却器及び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冷却器は、一方向に並ぶように配置された複数の蓄電セルにおける各蓄電セル間を縫うように配置されることが可能であり、前記複数の蓄電セルを冷却可能な電池冷却器であって、シート部材を含み、前記蓄電セルを冷却可能な冷却媒体が流れる冷却流路が形成されるように前記シート部材同士が互いに溶着ないし接着されたシール部を有する冷却部材と、前記冷却部材からの前記冷却媒体の漏出を規制するように前記冷却部材の縁部を挟持する挟持部材と、を備え、前記挟持部材は、前記シール部の下方に前記冷却媒体の排出経路が形成されるように前記冷却部材のうち前記シール部よりも下方の部位を挟持する下クランプを有し、前記シール部は、前記シート部材同士が互いに接続された接続部と、前記冷却媒体の上限温度より高く、かつ、前記接続部の溶融温度よりも低い低溶融温度で溶融する可溶部と、を有し、前記下クランプには、前記可溶部から前記排出経路に漏出した冷却媒体を前記冷却部材の外部へ排出するための排出口が形成されている。
本開示の一局面に従った電池パックは、一方向に並ぶように配置された複数の蓄電セルを含む電池モジュールと、前記電池冷却器と、を備え、前記電池冷却器は、前記複数の蓄電セルにおける各蓄電セル間を縫うように配置されており、前記可溶部は、前記複数の蓄電セルのうち互いに隣接する一対の蓄電セル間に配置されている。
本開示によれば、冷却媒体の漏出に起因する蓄電セル間の短絡を抑制可能な電池冷却器及び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平面図である。 図1に示される電池パックにおける電池冷却器の展開図である。 電池パックの変形例を概略的に示す平面図である。
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平面図である。図2は、図1に示される電池パックにおける電池冷却器の展開図である。この電池パック1は、例えば、車両に搭載される。
図1に示されるように、電池パック1は、「電池モジュール」に相当する第1電池モジュール101と、「他の電池モジュール」に相当する第2電池モジュール102と、第1電池冷却器201と、第2電池冷却器202と、ケース300と、を備えている。
第1電池モジュール101は、一方向(図1における左右方向)に並ぶように配置された複数の蓄電セル110を有している。
各蓄電セル110は、筐体112と、一対の外部端子114と、を有している。筐体112は、略直方体形状に形成されている。各蓄電セル110は、筐体112の厚さ方向(図1における左右方向)に並ぶように配置されている。筐体112内には、正極板、負極板、セパレータ、電解液等が収容されている。一対の外部端子114は、筐体112の上面から上方に突出している。
第2電池モジュール102は、第1電池モジュール101と同じ構造を有している。他の電池モジュール102は、一方向に並ぶように配置された複数の蓄電セル110を含んでいる。図1に示されるように、他の電池モジュール102は、一方向及び上下方向の双方に直交する幅方向(図1における上下方向)に第1電池モジュール101に隣接するように配置されている。
第1電池冷却器201は、第1電池モジュール101の各蓄電セル110を冷却可能である。第1電池冷却器201は、各蓄電セル110間を縫うように配置されることが可能である。図1に示されるように、第1電池冷却器201は、平面視において、各蓄電セル110間を蛇行するように配置されている。第1電池冷却器201は、冷却部材210と、挟持部材220と、を有している。
冷却部材210は、柔軟性を有するシート部材211(図2を参照)を含んでいる。シート部材211は、アルミニウム等の金属からなる金属層と、金属層に積層された樹脂層と、を有している。冷却部材210は、蓄電セル110を冷却可能な冷却媒体(水等)が流れる冷却流路210Pが形成されるようにシート部材211同士が互いに溶着ないし接着されたシール部212(図2を参照)を有している。シール部212は、シート部材211の樹脂層同士が互いにヒートシールされることによって形成されてもよいし、シート部材211同士が接着部材によって接着されることによって形成されてもよい。なお、図2では、冷却流路210Pが斜線で示されている。冷却部材210は、一方向に隣接する一対の蓄電セル110の各筐体112のうち互いに対向する両側面に接するように配置されている。
図2に示されるように、シール部212は、各蓄電セル110の下方に位置している。シール部212は、接続部214と、可溶部216と、を有している。
接続部214は、シート部材211同士が互いに接続された部位である。本実施形態では、図2に示されるように、接続部214は、直線状に延びる形状を有している。なお、図2では、接続部214がドット模様で示されている。
可溶部216は、接続部214につながっている。可溶部216は、冷却媒体の上限温度より高く、かつ、接続部214の溶融温度よりも低い低溶融温度で溶融する。冷却媒体の上限温度は、使用時の目標温度を意味し、例えば、40℃程度である。また、接続部214の溶融温度は、例えば、110℃~140℃程度であり、低融点温度は、例えば、60℃~100℃程度である。
シート部材211の樹脂層同士を互いにヒートシールすることによってシール部212が形成されている場合、可溶部216は、接続部214のシール幅よりも小さなシール幅とすることによって形成されてもよい。また、シート部材211同士を接着部材によって接着することによってシール部212が形成されている場合、可溶部216は、接続部214の形成に用いられる接着部材よりも低い融点を有する接着部材を用いることによって形成されてもよい。
図1及び図2に示されるように、可溶部216は、互いに隣接する一対の蓄電セル110間に配置されている。より詳細には、可溶部216は、一対の蓄電セル110のうち互いに対向する筐体112の側面の中央部の下方に配置されている。
挟持部材220は、冷却部材210からの冷却媒体の漏出を規制するように冷却部材210の縁部を挟持している。挟持部材220は、金属からなる。挟持部材220は、上クランプ222と、下クランプ224と、を有している。
上クランプ222は、冷却部材210の上端部を挟持している。図2に示されるように、上クランプ222は、各蓄電セル110の上方に位置している。
下クランプ224は、各蓄電セル110の下端部を挟持している。より詳細には、下クランプ224は、シール部212の下方に冷却媒体の排出経路210C(図2を参照)が形成されるように冷却部材210のうちシール部212よりも下方の部位を挟持している。下クランプ224には、可溶部216から排出経路210Cに漏出した冷却媒体を冷却部材210の外部へ排出するための排出口225hが形成されている。
本実施形態では、下クランプ224は、幅方向に第2電池モジュール102と対向する対向部225を有しており、この対向部225に排出口225hが形成されている。
第2電池冷却器202は、第1電池冷却器201と対応する構造を有している。このため、第2電池冷却器202の説明を簡略化する。第2電池冷却器202は、第2電池モジュール102の各蓄電セル110を冷却可能である。第2電池冷却器202は、各蓄電セル110間を縫うように配置されている。
第2電池冷却器202の下クランプは、幅方向に第1電池冷却器201の対向部225と対向する他の対向部226(図1を参照)を有している。第2電池冷却器202の排出口226hは、他の対向部226に形成されている。
ケース300は、第1電池モジュール101、第2電池モジュール102、第1電池冷却器201及び第2電池冷却器202を収容している。図1に示されるように、ケース300は、各冷却器201,202の排出口225h,226hから排出された冷却媒体を流すための排出溝310を有している。排出溝310は、ケース300の底部に形成されている。排出溝310は、各排出口225h,226hの下方に形成されている。本実施形態では、排出溝310は、第1電池モジュール101と第2電池モジュール102との間で、かつ、対向部225及び他の対向部226の下方に形成されている。排出溝310は、前記一方向に延びる形状を有している。排出溝310に至った冷却媒体は、電池パック1外の安全な場所へ導かれる。
以上のように、本実施形態の電池パック1における各電池冷却器101,102では、蓄電セル110の温度が上昇した場合、接続部214の溶融温度よりも低い低溶融温度で可溶部216が溶融するため、接続部214が溶融する前に可溶部216を通じて冷却媒体が排出経路210Cに漏出する。排出経路210Cに漏出した冷却媒体は、排出口225h,226hを通じて適切に冷却部材210外に排出される。よって、接続部214が溶融する温度となるまで蓄電セル110の温度が上昇した場合においても、冷却部材210から漏出した冷却媒体によって蓄電セル110間が短絡することが抑制される。
また、冷却部材210の縁部が挟持部材220によって挟持されているため、冷却流路210Pからの冷却媒体の漏出が抑制される。
さらに、排出溝310は、第1電池モジュール101と第2電池モジュール102との間で、かつ、対向部225及び他の対向部226の下方に形成されているため、単一の排出溝310によって各電池冷却器201,202から排出された冷却媒体を流すことができる。
なお、図3に示されるように、電池パック1は、単一の電池モジュール101のみを有していてもよい。この場合、排出口225hは、可溶部216の下方に設けられ、排出溝310は、各排出口225hの下方に形成されてもよい。
上述した例示的な実施形態は、以下の態様の具体例であることが当業者により理解される。
上記実施形態における電池冷却器は、一方向に並ぶように配置された複数の蓄電セルにおける各蓄電セル間を縫うように配置されることが可能であり、前記複数の蓄電セルを冷却可能な電池冷却器であって、シート部材を含み、前記蓄電セルを冷却可能な冷却媒体が流れる冷却流路が形成されるように前記シート部材同士が互いに溶着ないし接着されたシール部を有する冷却部材と、前記冷却部材からの前記冷却媒体の漏出を規制するように前記冷却部材の縁部を挟持する挟持部材と、を備え、前記挟持部材は、前記シール部の下方に前記冷却媒体の排出経路が形成されるように前記冷却部材のうち前記シール部よりも下方の部位を挟持する下クランプを有し、前記シール部は、前記シート部材同士が互いに接続された接続部と、前記冷却媒体の上限温度より高く、かつ、前記接続部の溶融温度よりも低い低溶融温度で溶融する可溶部と、を有し、前記下クランプには、前記可溶部から前記排出経路に漏出した冷却媒体を前記冷却部材の外部へ排出するための排出口が形成されている。
この電池冷却器では、蓄電セルの温度が上昇した場合、接続部の溶融温度よりも低い低溶融温度で可溶部が溶融するため、接続部が溶融する前に可溶部を通じて冷却媒体が排出経路に漏出する。排出経路に漏出した冷却媒体は、排出口を通じて適切に冷却部材外に排出される。よって、接続部が溶融する温度となるまで蓄電セルの温度が上昇した場合においても、冷却部材から漏出した冷却媒体によって蓄電セル間が短絡することが抑制される。
また、上記実施形態における電池パックは、一方向に並ぶように配置された複数の蓄電セルを含む電池モジュールと、前記電池冷却器と、を備え、前記電池冷却器は、前記複数の蓄電セルにおける各蓄電セル間を縫うように配置されており、前記可溶部は、前記複数の蓄電セルのうち互いに隣接する一対の蓄電セル間に配置されている。
この電池パックでは、蓄電セルのうち相対的に高温になる部位の近傍に可溶部が配置されるため、蓄電セルの温度の上昇時に有効に可溶部が溶融する。
また、前記電池冷却器は、平面視において、前記各蓄電セル間を蛇行するように配置されていることが好ましい。
また、前記電池パックにおいて、前記電池モジュール及び前記電池冷却器を収容するケースをさらに備え、前記ケースは、前記排出口の下方に形成されており前記排出口から排出された冷却媒体を流すための排出溝を有することが好ましい。
この場合において、前記電池パックは、前記ケースに収容されており、前記一方向に並ぶように配置された複数の蓄電セルを含む他の電池モジュールと、前記他の電池モジュールを冷却する他の電池冷却器と、をさらに備え、前記他の電池モジュールは、前記一方向及び上下方向の双方に直交する幅方向に前記電池モジュールに隣接するように配置されており、前記他の電池冷却器は、前記他の電池モジュールの前記複数の蓄電セルにおける各蓄電セル間を縫うように配置されており、前記電池冷却器の前記下クランプは、前記幅方向に前記他の電池モジュールと対向する対向部を有し、前記電池冷却器の前記排出口は、前記対向部に形成されており、前記他の電池冷却器の前記下クランプは、前記幅方向に前記電池冷却器の前記対向部と対向する他の対向部を有し、前記他の電池冷却器の前記排出口は、前記他の対向部に形成されており、前記排出溝は、前記電池モジュールと前記他の電池モジュールとの間で、かつ、前記対向部及び前記他の対向部の下方に形成されている。
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。
1 電池パック、101 第1電池モジュール(電池モジュール)、102 第2電池モジュール(他の電池モジュール)、110 蓄電セル、112 筐体、114 外部端子、201 第1電池冷却器(電池冷却器)、202 第2電池冷却器(他の電池冷却器)、210 冷却部材、211 シート部材、212 シール部、214 接続部、216 可溶部、220 挟持部材、222 上クランプ、224 下クランプ、225 対向部、225h 排出口、226 他の対向部、226h 排出口、300 ケース、310 排出溝310。

Claims (5)

  1. 一方向に並ぶように配置された複数の蓄電セルにおける各蓄電セル間を縫うように配置されることが可能であり、前記複数の蓄電セルを冷却可能な電池冷却器であって、
    シート部材を含み、前記蓄電セルを冷却可能な冷却媒体が流れる冷却流路が形成されるように前記シート部材同士が互いに溶着ないし接着されたシール部を有する冷却部材と、
    前記冷却部材からの前記冷却媒体の漏出を規制するように前記冷却部材の縁部を挟持する挟持部材と、を備え、
    前記挟持部材は、前記シール部の下方に前記冷却媒体の排出経路が形成されるように前記冷却部材のうち前記シール部よりも下方の部位を挟持する下クランプを有し、
    前記シール部は、
    前記シート部材同士が互いに接続された接続部と、
    前記冷却媒体の上限温度より高く、かつ、前記接続部の溶融温度よりも低い低溶融温度で溶融する可溶部と、を有し、
    前記下クランプには、前記可溶部から前記排出経路に漏出した冷却媒体を前記冷却部材の外部へ排出するための排出口が形成されている、電池冷却器。
  2. 一方向に並ぶように配置された複数の蓄電セルを含む電池モジュールと、
    前記電池モジュールを冷却する電池冷却器であって請求項1に記載の前記電池冷却器と、を備え、
    前記電池冷却器は、前記複数の蓄電セルにおける各蓄電セル間を縫うように配置されており、
    前記可溶部は、前記複数の蓄電セルのうち互いに隣接する一対の蓄電セル間に配置されている、電池パック。
  3. 前記電池冷却器は、平面視において、前記各蓄電セル間を蛇行するように配置されている、請求項2に記載の電池パック。
  4. 前記電池モジュール及び前記電池冷却器を収容するケースをさらに備え、
    前記ケースは、前記排出口の下方に形成されており前記排出口から排出された冷却媒体を流すための排出溝を有する、請求項2又は3に記載の電池パック。
  5. 前記ケースに収容されており、前記一方向に並ぶように配置された複数の蓄電セルを含む他の電池モジュールと、
    前記他の電池モジュールを冷却する他の電池冷却器であって請求項1に記載の前記電池冷却器と、をさらに備え、
    前記他の電池モジュールは、前記一方向及び上下方向の双方に直交する幅方向に前記電池モジュールに隣接するように配置されており、
    前記他の電池冷却器は、前記他の電池モジュールの前記複数の蓄電セルにおける各蓄電セル間を縫うように配置されており、
    前記電池冷却器の前記下クランプは、前記幅方向に前記他の電池モジュールと対向する対向部を有し、
    前記電池冷却器の前記排出口は、前記対向部に形成されており、
    前記他の電池冷却器の前記下クランプは、前記幅方向に前記電池冷却器の前記対向部と対向する他の対向部を有し、
    前記他の電池冷却器の前記排出口は、前記他の対向部に形成されており、
    前記排出溝は、前記電池モジュールと前記他の電池モジュールとの間で、かつ、前記対向部及び前記他の対向部の下方に形成されている、請求項4に記載の電池パック。
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