JP5754497B2 - 電池パック及び電池パックの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、電池モジュールを被固定部材に固定した電池パック及び電池パックの製造方法に関する。

電池モジュールの熱を被固定部材に放熱する構成としては、例えば、特許文献１に記載の冷却構造が知られている。
特許文献１に記載の冷却構造では、複数のバッテリセル（電池セル）を積層したバッテリモジュール（電池モジュール）の冷却面と冷却プレート（被固定部材）との間に変形可能な伝熱シートが設けられている。

特開２０１３−１２２８１７号公報

ところで、伝熱シートとして粘着性の伝熱シートが用いられている場合、電池モジュールを冷却プレートから取り外しにくい。電池モジュールに異常が生じた場合や、電池モジュールの点検を行う場合は、冷却プレートから電池モジュールを取り外して作業を行うため、電池モジュールを冷却プレートから容易に取り外すことが望まれている。

本発明の目的は、電池モジュールを被固定部材から容易に取り外すことができる電池パック及び電池パックを容易に製造することができる電池パックの製造方法を提供することにある。

上記課題を解決する電池パックは、複数の電池セルを有する電池モジュールと、前記電池モジュールが固定される被固定部材と、を備えた電池パックであって、前記電池モジュールと前記被固定部材との間には、粘着性及び熱伝導性を有する介在物が設けられ、前記介在物は、前記電池モジュールに接する第１面と、前記被固定部材に接する第２面をと有し、前記電池モジュールと前記第１面との接着力は、前記被固定部材と前記第２面との接着力に比べて弱く、前記介在物は、粘着性を有する熱伝導部材と、前記熱伝導部材の一面に設けられるフィルムからなり、前記第１面は前記フィルムの一面であり、前記第２面は前記熱伝導部材における粘着性を有する一面であることを要旨とする。

これによれば、介在物は、第１面の接着力が弱く、電池モジュールを被固定部材から取り外すときに、介在物の第１面を電池モジュールから剥離しやすい。このため、電池モジュールの点検時などにおいて、電池モジュールを被固定部材から容易に取り外すことができる。

また、フィルムによって第１面の粘着力を第２面の粘着力より弱くできる。このため、熱伝導部材の両面の粘着力を異ならせることなく、第１面の接着力を第２面の接着力よりも弱くすることができる。

上記課題を解決する電池パックの製造方法は、複数の電池セルを有する電池モジュールを、粘着力を有する第１面及び前記第１面より粘着力の強い第２面を有するとともに熱伝導性を有する介在物を介して被固定部材に固定した電池パックの製造方法であって、前記被固定部材に前記介在物の前記第２面を取り付けた後に前記第１面と前記電池モジュールとが接した状態で前記電池モジュールを前記被固定部材に固定することを要旨とする。

これによれば、粘着力の強い第２面によって介在物が被固定部材に取り付けられた後に、電池モジュールが被固定部材に固定されるため、電池モジュールを取り付ける際に介在物が脱落しにくい。このため、電池パックの製造が容易となる。

本発明によれば、電池モジュールを被固定部材から容易に取り外すことができ、電池パックを容易に製造することができる。

実施形態における電池パックを示す斜視図。 実施形態における電池モジュールを示す斜視図。 実施形態における電池ホルダ、電池セル及び伝熱プレートを示す分解斜視図。 実施形態における電池モジュールの断面図。 （ａ）及び（ｂ）は実施形態における電池パックの製造工程を説明するための図。

以下、電池パックの一実施形態について説明する。
図１に示すように、電池パック１０は、筐体１１を有しており、筐体１１には複数の電池モジュール２１が収容されている。筐体１１は、四角箱状をなしており、矩形平板状の底板１２と、底板１２の周縁から立設する矩形平板状の側壁１３と、側壁１３によって囲まれる開口部を閉塞する矩形平板状の天板１４と、を有している。

図２に示すように、電池モジュール２１は、複数の電池セル２３（例えば、リチウムイオン二次電池や、ニッケル水素蓄電池などの二次電池）を有している。電池セル２３は、電池ホルダ２２に保持された状態で並設されている。電池モジュール２１における電池セル２３の並設方向両端には、エンドプレート２５が設けられている。両エンドプレート２５には、ボルトＢが挿通されている。ボルトＢは、一方のエンドプレート２５から、他方のエンドプレート２５に向けて挿通されるとともに、他方のエンドプレート２５を挿通した位置でナットＮに螺合されている。エンドプレート２５には、ブラケット２４が設けられている。ブラケット２４を側壁１３に固定することで、電池モジュール２１は側壁１３に固定されている。

図３に示すように、電池ホルダ２２は、矩形平板状の第１の被覆部３１を有している。第１の被覆部３１の長手方向両端（第１の被覆部３１における長手方向と交わる方向に延びる端部）には、第１の被覆部３１の厚み方向に延びる矩形平板状の第２の被覆部３２及び第３の被覆部３３が設けられている。第２の被覆部３２の長手方向第１端部３２ａ（第１の被覆部３１が設けられる端部とは反対側の端部）と、第３の被覆部３３の長手方向第１端部３３ａ（第１の被覆部３１が設けられる端部とは反対側の端部）には、各被覆部３２，３３の短手方向第１端部３２ｂ、３３ｂの間で延びる矩形平板状の第４の被覆部３４が設けられている。第４の被覆部３４は、厚み方向が被覆部３２，３３の短手方向と一致し、長手方向が第２の被覆部３２と第３の被覆部３３の対向方向に一致する。そして、第４の被覆部３４の厚み方向及び長手方向に直交する方向が、第４の被覆部３４の短手方向となる。第１の被覆部３１、第２の被覆部３２、第３の被覆部３３に囲まれる領域は、電池セル２３が収容される収容部Ｓとなる。

第２の被覆部３２及び第３の被覆部３３の長手方向第１端部３２ａ，３３ａには、各被覆部３２，３３と連設され、各被覆部３２，３３の長手方向に延びる矩形平板状の突出部３５が設けられている。また、第２の被覆部３２及び第３の被覆部３３の長手方向第２端部３２ｃ、３３ｃには、四角柱状の脚部３６が設けられている。脚部３６の軸は、被覆部３２，３３の短手方向に延びている。

伝熱プレート４１は、金属製の板材をＬ字状に屈曲させることで形成されており、矩形平板状の本体４２と、本体４２の長手方向一端から直角に屈曲する矩形平板状の屈曲部４３とを有している。本体４２は、電池セル２３の厚み方向に電池セル２３と隣り合った状態で収容部Ｓに設けられており、屈曲部４３は、第３の被覆部３３の外面（第３の被覆部３３の厚み方向の面において収容部Ｓとは反対側の面）を覆っている。

図４に示すように、電池モジュール２１は、屈曲部４３が被固定部材としての側壁１３と対向するように固定されている。電池モジュール２１（屈曲部４３）と側壁１３との間には、介在物５１が設けられている。介在物５１は、熱伝導部材５２（ＴＩＭ：Thermal Interface Material）とフィルム５３とを有している。熱伝導部材５２は、両面が粘着性を有する粘着シートである。フィルム５３は、粘着性を有さず、熱伝導部材５２の一面に設けられている。介在物５１のフィルム５３における熱伝導部材５２とは反対側の第１面５１ａは、電池モジュール２１（屈曲部４３）に接している。介在物５１において、第１面５１ａとは反対側の第２面５１ｂ（熱伝導部材５２においてフィルム５３が設けられていない面）は、側壁１３に接している。フィルム５３は、粘着性を有さないため、介在物５１における第１面５１ａは粘着力がない。したがって、介在物５１において、第１面５１ａの粘着力は、第２面５１ｂの粘着力に比べて弱い。すなわち、「第１面５１ａの粘着力は、第２面５１ｂの粘着力に比べて弱い」とは、第１面５１ａの粘着力がない（粘着力が０）場合も含む。

ここで、介在物５１と、介在物５１が接着される接合部材（電池モジュール２１、側壁１３）との接着力は、介在物５１の粘着力、接合部材における介在物５１が接着される面の面積、接合部材における介在物５１が接着される面の表面粗さ、等のパラメータから求められる。

したがって、介在物５１と、介在物５１が接着される接合部材との接着力を決めるパラメータのうち、例えば、一つのパタメータ以外のパタメータが全て同じ値でも、一つのパラメータが異なれば、介在物５１と接合部材との接着力は変わることとなる。

本実施形態では、介在物５１の第１面５１ａの粘着力と、介在物５１の第２面５１ｂの粘着力とが異なるが、接着力を決めるそれ以外のパラメータ（例えば、接合部材における介在物５１が接着される面の面積、接合部材における介在物５１が接着される面の表面粗さ）は全て同じとなっている。

したがって、電池モジュール２１（屈曲部４３）と介在物５１の第１面５１ａとの接着力は、側壁１３と介在物５１の第２面５１ｂとの接着力に比べて弱くなる。なお、本発明における「接着力」は、接着力０のものも含むものとする。

次に、本実施形態の電池パック１０の製造方法の一工程である電池モジュール２１の側壁１３への取付工程について説明する。
図５（ａ）に示すように、まず、介在物５１を側壁１３に取り付ける。取り付け前の介在物５１は、熱伝導部材５２の両面にフィルム５３が設けられている。そして、熱伝導部材５２の両面に設けられたフィルム５３のうち、一方を熱伝導部材５２から剥離し、熱伝導部材５２におけるフィルム５３が剥離された面（第２面５１ｂ）を側壁１３に取り付ける。熱伝導部材５２（第２面５１ｂ）は、粘着性を有しているため、粘着力によって熱伝導部材５２は側壁１３に取り付けられる。したがって、介在物５１の両面の粘着力は、熱伝導部材５２の両面に設けられた一方のフィルム５３が剥離され、他方のフィルム５３は剥離されないため、異なることとなる。そして、粘着力の強い第２面５１ｂが側壁１３に取り付けられている。

次に、図５（ｂ）に示すように、側壁１３における介在物５１が取り付けられた位置にブラケット２４と側壁１３とを締結することで電池モジュール２１を側壁１３に固定する。これにより、側壁１３と電池モジュール２１の間に介在物５１が設けられた電池パック１０が製造される。電池モジュール２１は、介在物５１における粘着力の弱い第１面５１ａと当接するように側壁１３に固定される。

次に、本実施形態の電池パック１０の作用について説明する。
電池モジュール２１（電池セル２３）に異常が生じた場合や、電池モジュール２１の点検を行う場合、電池モジュール２１を側壁１３から取り外して作業を行う。このとき、電池モジュール２１は、介在物５１と接着されていないため、ブラケット２４を側壁１３から取り外すだけで、容易に電池モジュール２１を取り外すことができる。このとき、介在物５１は、熱伝導部材５２の粘着力によって側壁１３に取り付けられた状態で維持されている。

電池モジュール２１の点検などが終わった後には、元の位置に電池モジュール２１を再度固定する。
また、電池モジュール２１と側壁１３との間に介在物５１を設けなければ、電池モジュール２１の取り外しは容易であるが、この場合、電池セル２３が発した熱を側壁１３に伝導させにくくなり、電池セル２３の放熱性が低下する。

したがって、上記実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。
（１）介在物５１は、第１面５１ａの粘着力が、第２面５１ｂの粘着力よりも弱いため、電池モジュール２１と第１面５１ａとの接着力が、側壁１３と第２面５１ｂとの接着力よりも弱くなっている。したがって、電池モジュール２１を側壁１３から取り外すときに、電池モジュール２１から介在物５１が剥離しやすく、電池モジュール２１を側壁１３から容易に取り外すことができる。このため、電池モジュール２１の点検などを行いやすい。

（２）また、電池モジュール２１と接する第１面５１ａの粘着力を弱くしているため、電池モジュール２１を取り外したときに、電池モジュール２１から介在物５１が剥離されている。このため、電池モジュール２１の点検時や、電池モジュール２１の電池セル２３同士を分離するときに介在物５１を電池モジュール２１から剥離する必要がない。

（３）介在物５１は、両面に粘着力を有する熱伝導部材５２と、熱伝導部材５２の一面に設けられたた粘着力を有さないフィルム５３とからなる。したがって、熱伝導部材５２の両面の粘着力を異ならせることなく、介在物５１の両面の粘着力を互いに異ならせることができる。

（４）第２面５１ｂを側壁１３に取り付けた後に、電池モジュール２１を側壁１３に固定している。すなわち、粘着力の強い面によって介在物５１を側壁１３に取り付けることで、電池モジュール２１を取り付ける際に介在物５１が脱落することを抑制することができる。このため、電池パック１０を容易に製造することができる。

（５）介在物５１は、熱伝導部材５２を有しているため、電池セル２３が発した熱を側壁１３に伝導させやすい。
なお、実施形態は、以下のように変更してもよい。

○介在物５１の第１面５１ａと第２面５１ｂの粘着力以外を異ならせることで、介在物５１の接着力を異ならせてもよい。例えば、介在物５１が接合される接合部材における介在物５１が接着される面の面積や接合部材における介在物５１が接着される面の表面粗さなどを異ならせることで、介在物５１の接着力を異ならせてもよい。

○介在物５１は、第１面５１ａ及び第２面５１ｂの両面の粘着力が互いに異なればよく、第１面５１ａも粘着力を有していてもよい。また、介在物５１における側壁１３に接する面がフィルム５３の一面であってもよい。すなわち、フィルム５３が、側壁１３に接する第２面を有していてもよい。

○介在物５１は、第２面５１ｂの粘着力が、第１面５１ａの粘着力よりも弱くてもよい。つまり、介在物５１は、両面の粘着力が互いに異なればよい。
○熱伝導部材５２は、一面のみが粘着性を有していてもよい。この場合、他方の面にフィルムを設けなくてもよい。

○実施形態の介在物５１は、熱伝導部材５２とフィルム５３とからなるが、これに限られない。例えば、液状の介在物を側壁１３に塗布し、硬化させた後に電池モジュール２１を側壁１３に固定してもよい。硬化させた後に電池モジュール２１を側壁１３に固定するため、介在物５１における電池モジュール２１側の面は、側壁１３側の面と比べて粘着力が低くなる。なお、電池モジュール２１に液状の介在物を塗布して硬化させた後に電池モジュール２１を側壁１３に固定してもよい。

○電池モジュール２１として、電池セル２３のみからなる電池モジュール２１を用いてもよい。
○被固定部材として、産業車両に搭載されるカウンタウェイトなどを用いてもよい。

○複数の電池モジュール２１の構成は異なっていてもよい。例えば、異なる種類の電池セル２３を有する電池モジュール２１を複数有する電池パックでもよい。

１０…電池パック、１１…筐体、１３…側壁、２１…電池モジュール、２３…電池セル、４１…伝熱プレート、５１…介在物、５２…熱伝導部材、５３…フィルム。

Claims (2)

1. 複数の電池セルを有する電池モジュールと、
   前記電池モジュールが固定される被固定部材と、を備えた電池パックであって、
   前記電池モジュールと前記被固定部材との間には、粘着性及び熱伝導性を有する介在物が設けられ、
   前記介在物は、前記電池モジュールに接する第１面と、前記被固定部材に接する第２面をと有し、
   前記電池モジュールと前記第１面との接着力は、前記被固定部材と前記第２面との接着力に比べて弱く、
   前記介在物は、粘着性を有する熱伝導部材と、前記熱伝導部材の一面に設けられるフィルムからなり、
   前記第１面は前記フィルムの一面であり、前記第２面は前記熱伝導部材における粘着性を有する一面であることを特徴とする電池パック。
2. 複数の電池セルを有する電池モジュールを、粘着力を有する第１面及び前記第１面より粘着力の強い第２面を有するとともに熱伝導性を有する介在物を介して被固定部材に固定した電池パックの製造方法であって、
   前記被固定部材に前記介在物の前記第２面を取り付けた後に前記第１面と前記電池モジュールとが接した状態で前記電池モジュールを前記被固定部材に固定することを特徴とする電池パックの製造方法。