JP5978847B2

JP5978847B2 - 電池パック

Info

Publication number: JP5978847B2
Application number: JP2012177128A
Authority: JP
Inventors: 英史大石; 慎太郎渡▲辺▼; 雄一朗友野; 和樹前田; 崇酒井
Original assignee: Toyota Industries Corp
Current assignee: Toyota Industries Corp
Priority date: 2012-08-09
Filing date: 2012-08-09
Publication date: 2016-08-24
Anticipated expiration: 2032-08-09
Also published as: JP2014035918A

Description

本発明は、熱媒体が温調用流路を流れることで二次電池の温度調節が行われる電池パックに関する。

二次電池が収容されるケースを利用して、熱媒体が流通する流路を区画した電池パックとしては、例えば、特許文献１に記載の蓄電池が挙げられる。
特許文献１に記載の蓄電池（電池パック）は、電槽と、電槽の開口部を塞ぐ蓋を備えている。電槽の内部には、セル室が区画形成されており、各セル室には、正極板及び負極板を交互に積層してなる極板群（二次電池）が設けられている。蓋には、電槽の内部に熱媒体を供給するための開口部が形成されている。蓋には、リブが設けられており、このリブは、電槽の内部に延びている。そして、このリブによって、通気孔（流路）が区画されている。

特開２００３−１９７２７９号公報

ところで、電池パックにおいては、二次電池の劣化を抑制するために、二次電池を効率よく温度調節することが望まれている。
本発明の目的は、二次電池が収容されるケースを利用して流路を区画しつつ、二次電池を効率よく温度調節することができる電池パックを提供することにある。

上記課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、ケースと、端子が突設された端子面を有し、該端子面を含む側面が前記ケースの内面から離間した態様で並設されるとともに前記ケースに収容された二次電池と、前記二次電池の側面と、該側面と対向する前記ケースの内面との間に区画された流路と、隣り合う前記二次電池の間に区画され、前記流路と連通する温調用流路と、を備え、熱媒体が前記流路および前記温調用流路を流通することで前記二次電池の温度調節が行われる電池パックであって、前記二次電池の前記側面と前記ケースの内面との間であり、かつ、前記流路から前記端子に至る経路上には、前記端子に前記熱媒体が供給されることを抑制する抑制部材が設けられ、前記抑制部材は、前記二次電池の並設方向全体に延び、かつ、前記端子面から前記ケースの内面までの長さと同一となる面を有していることを要旨とする。

これによれば、流路を流通する熱媒体は、抑制部材に抑制されて端子に供給されにくい。すなわち、抑制部材により端子面とケースの内面の間の領域に熱媒体が供給されることが抑制されている。このため、流路を流れる熱媒体が、温調用流路以外の領域に流入しにくく、結果として、温調用流路に熱媒体が流入しやすくなり、温調用流路を流通する熱媒体の流量は、抑制部材を設けない場合に比べて増加する。したがって、二次電池が収容されるケースを利用して流路を区画しつつ、二次電池を効率よく温度調節することができる。

また、前記抑制部材は、矩形状の絶縁性熱伝導部材であり、該絶縁性熱伝導部材は、その長手方向の長さが前記二次電池の並設方向一端に位置する前記二次電池から他端に位置する前記二次電池までの長さと同一であり、かつ、前記端子面から前記ケースの内面までの長さと同一となる厚みを有しており、前記端子面と前記ケースの内面とに接していてもよい。
これによれば、端子で発した熱は、絶縁性熱伝導部材を介して放熱される。二次電池が発熱するときには、端子の温度が高くなる。このため、端子の発した熱を絶縁性熱伝導部材を介して放熱させることで、二次電池を効率よく冷却することができる。

本発明によれば、二次電池が収容されるケースを利用して流路を区画しつつ、二次電池を効率よく温度調節することができる。

実施形態の電池パックを示す分解斜視図。実施形態の電池パックを示す図１の２−２線断面図。実施形態の電池パックを示す断面図。別例の電池パックを示す断面図。別例の電池パックを示す断面図。

本発明を具体化した一実施形態について図１〜図３にしたがって説明する。
図１及び図２に示すように、電池パック１０は、四角箱状のケース１１を備えている。ケース１１は、四角平板状をなす底板１２と、底板１２の対向する一対の辺から立設された第１の側壁１３ａ，１３ｂと、第１の側壁１３ａ，１３ｂが立設された辺とは異なる一対の辺から立設された第２の側壁１４ａ，１４ｂと、底板１２に対向して設けられる天板１５と、からなる。天板１５は、四角平板状をなす基部１６を有しており、基部１６には、基部１６の厚み方向に延びる第１の区画板１７、第２の区画板１８及び第３の区画板１９が所定の間隔をあけて設けられている。各区画板１７〜１９の先端面は、底板１２の内面に当接している。これにより、ケース１１の内部には、第１の区画板１７、第２の区画板１８、基部１６、第２の側壁１４ａ，１４ｂ及び底板１２に囲まれた第１の収容領域Ｓ１と、第２の区画板１８、第３の区画板１９、基部１６、第２の側壁１４ａ，１４ｂ及び底板１２に囲まれた第２の収容領域Ｓ２と、が区画されている。そして、第１の収容領域Ｓ１及び第２の収容領域Ｓ２には、電池モジュール２１，２２が収容されている。第１の収容領域Ｓ１及び第２の収容領域Ｓ２に収容される電池モジュール２１，２２は、同一の電池モジュール２１，２２であるが、説明の便宜上、第１の収容領域Ｓ１に収容される電池モジュール２１を第１の電池モジュール２１、第２の収容領域Ｓ２に収容される電池モジュール２２を第２の電池モジュール２２と称して説明を行う。

なお、本実施形態では、底板１２、天板１５（基部１６、第１の区画板１７、第２の区画板１８、第３の区画板１９）及び第２の側壁１４ａ，１４ｂの各面のうち、第１の収容領域Ｓ１、第２の収容領域Ｓ２を形成する面がケース１１の内面にあたる。また、第１の側壁１３ａの第１の区画板１７と対向する面、第１の側壁１３ｂの第３の区画板１９と対向する面がケース１１の内面にあたる。

図３に示すように、電池モジュール２１，２２は、二次電池としての角型電池２３と、角型電池２３の厚み方向に隣り合うスペーサ２４を交互に並設して構成されている。スペーサ２４は、隣り合う角型電池２３の間隔を維持するとともに、角型電池２３に隣り合うように熱媒体が流通する温調用流路２５を区画している。角型電池２３は、底板１２に載置される面と反対側の端子面２３ａ（高さ方向一面）に端子２６（正極端子及び負極端子）が突設されている。端子面２３ａと、天板１５の基部１６の内面とは、離間しており、端子面２３ａと基部１６との間には、領域Ａが区画されている。

図２に示すように、第１の電池モジュール２１における角型電池２３の幅方向（角型電池２３の厚み方向及び高さ方向に直交する方向）一面（側面）と、角型電池２３の幅方向一面と対向する第１の区画板１７の面との間には、流路としての流入路３１が形成されている。この流入路３１は、温調用流路２５に熱媒体を流入させる。また、角型電池２３の幅方向他面（側面）と、角型電池２３の幅方向他面と対向する第２の区画板１８の面との間には、流路としての流出路３２が形成されている。この流出路３２には、温調用流路２５を流通した後の熱媒体が排出される。

第２の電池モジュール２２における角型電池２３の幅方向他面と、角型電池２３の幅方向他面と対向する第３の区画板１９の面との間にも、流入路３１が形成されている。また、第２の電池モジュール２２における角型電池２３の幅方向一面と、角型電池２３の幅方向一面と対向する第２の区画板１８の面との間にも流出路３２が形成されている。

各電池モジュール２１，２２における角型電池２３の端子面２３ａと、天板１５の基部１６との間（角型電池２３の側面とケース１１の内面との間）に形成された領域Ａには、絶縁性熱伝導部材としての、熱伝導シート３３が設けられている。

図１及び図２に示すように、熱伝導シート３３は、矩形状をなしており、その短手方向の長さは、角型電池２３の幅方向の長さと同一となっており、長手方向の長さは、角型電池２３の並設方向一端に位置する角型電池２３から、角型電池２３の並設方向他端に位置する角型電池２３までの長さと同一となっている。また、熱伝導シート３３の厚みは、端子面２３ａから、天板１５の基部１６の内面までの長さ、すなわち、領域Ａの高さと同一となっている。

熱伝導シート３３は、絶縁性を有し、かつ、熱伝導率の高い材料から形成されている。そして、領域Ａは、熱伝導シート３３によって占められている。詳細にいえば、熱伝導シート３３は、端子面２３ａの全面を覆うように設けられており、領域Ａの全てが熱伝導シート３３によって占められている。熱伝導シート３３が領域Ａの全てを占めることで、流入路３１から端子２６に至る経路上及び流出路３２から端子２６に至る経路上にも熱伝導シート３３が設けられている。端子２６は熱伝導シート３３に入り込んでいる。そして、領域Ａを介した流入路３１と、流出路３２との連通が熱伝導シート３３によって防止されている。したがって、熱伝導シート３３は、角型電池２３の端子２６に熱媒体が供給されることを抑制する抑制部材として機能している。本実施形態では、熱伝導シート３３は、端子面２３ａ及び基部１６の内面に接しており、端子面２３ａと基部１６は熱伝導シート３３を介して熱的に結合されている。

以下、本実施形態の電池モジュール２１の作用について説明する。
角型電池２３の温度調節を行うときには、流入路３１に温度調節装置（図示せず）によって加熱又は冷却された熱媒体が供給される。流入路３１に供給された熱媒体は、各温調用流路２５に流入し、角型電池２３の温度調節を行う。このとき、領域Ａを介した流入路３１と、流出路３２との連通が熱伝導シート３３によって防止されているため、流入路３１を流通する熱媒体は、領域Ａに流入しない。また、角型電池２３が発熱するとき（放電時及び充電時）には、端子２６の温度が高くなる。端子２６で発した熱は、熱伝導シート３３を伝わり、天板１５に放熱される。

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）角型電池２３の端子面２３ａと、天板１５の基部１６の内面との間には、熱伝導シート３３が設けられており、端子面２３ａと基部１６の内面の間の領域Ａに熱媒体が供給されることが抑制され、熱伝導シート３３によって端子２６に熱媒体が供給されることが抑制されている。このため、ケース１１内では、流入路３１及び流出路３２を除いた温調用流路２５以外の領域に熱媒体が流入しにくく、結果として、温調用流路２５に熱媒体が流入しやすくなり、温調用流路２５を流通する熱媒体の流量は、熱伝導シート３３を設けない場合に比べて増加する。したがって、ケース１１を利用して流入路３１及び流出路３２を区画しつつ、角型電池２３を効率よく温度調節効率することができる。

（２）抑制部材として熱伝導シート３３を用いている。このため、端子２６で発した熱は、熱伝導シート３３を介して天板１５に放熱される。角型電池２３が発熱するときには、端子２６の温度が高くなる。このため、端子２６の温度を熱伝導シート３３で放熱することで、角型電池２３を効率よく冷却することができる。

（３）ケース１１の一部を構成する天板１５を利用して流入路３１及び流出路３２を区画している。このため、流入路３１及び流出路３２を区画するための部材を別途設ける必要がなく、部品点数が削減される。

なお、上記実施形態は、以下のように変更してもよい。
○ 実施形態において、抑制部材として、絶縁性熱伝導部材以外を用いてもよい。例えば、図４に示すように、端子面２３ａと天板１５の基部１６の間に区画された領域Ａに、角型電池２３の並設方向全体に延びる一対の板状部材４１，４２を設けてもよい。一対の板状部材４１，４２は、各角型電池２３の両端子２６を外側から挟むように設けられている。板状部材４１は、流入路３１から端子２６に至る経路上に設けられている。板状部材４２は、流出路３２から端子２６に至る経路上に設けられている。

○ 実施形態において、角型電池２３の端子面２３ａの向きを変更してもよい。例えば、図５に示すように、端子面２３ａが第２の区画板１８と対向するように角型電池２３を配設してもよい。この場合、端子面２３ａと、端子面２３ａと対向する第２の区画板１８の面との間に、角型電池２３の並設方向全体に延びる１枚の板状の抑制部材４３を設けることで、端子面２３ａと、端子面２３ａと対向する第２の区画板１８の面との間に形成された領域Ａへの熱媒体の流入を抑制する。なお、この場合、第１の収容領域Ｓ１での流入路３１は、第１の電池モジュール２１における角型電池２３の幅方向一面と、基部１６の内面との間に区画される。また、第１の収容領域Ｓ１での流出路３２は、第１の電池モジュール２１における角型電池２３の端子面２３ａと反対側の面と、端子面２３ａと反対側の面と対向する第１の区画板１７の面との間に区画される。また、角型電池２３の端子面２３ａと反対側の面と、端子面２３ａと反対側の面と対向する第１の区画板１７の面との間には、流入路３１と流出路３２が連通することを防止する連通防止部材５１が設けられる。なお、第２の収容領域Ｓ２においても、同様に流入路３１及び流出路３２が区画されている。

○ 実施形態において、第１の区画板１７及び第３の区画板１９を設けなくてもよい。この場合、第１の区画板１７に代わり、第１の側壁１３ａの内面と第１の電池モジュール２１における角型電池２３の幅方向一面で流入路３１が区画される。また、第３の区画板１９に代わり、第１の側壁１３ｂの内面と第２の電池モジュール２２における角型電池２３の幅方向他面で流入路３１が区画される。

○ 実施形態において、電池モジュール２１，２２の数は任意の数に変更してもよい。
○ 実施形態において、第１の区画板１７、第２の区画板１８及び第３の区画板１９は、底板１２に形成されていてもよい。

○ 実施形態において、絶縁性熱伝導部材として、絶縁熱伝導樹脂や、ＴＩＭ(Thermal Interface Material)を用いてもよい。
○ 実施形態において、天板１５に抑制部材を一体的に設けてもよい。

○ 実施形態において、熱伝導シート３３は、基部１６の内面に接していなくてもよい。
○ 抑制部材は、流入路３１（又は流出路３２）から端子２６に至る経路上に設けられていればよく、角型電池２３の幅方向の側面とケース１１の内面の間に設けられていてもよい。

１０…電池パック、１１…ケース、２３…二次電池としての角型電池、２３ａ…端子面、２５…温調用流路、２６…端子、３１…流路としての流入路、３２…流路としての流出路、３３…抑制部材としての熱伝導シート。

Claims

ケースと、
端子が突設された端子面を有し、該端子面を含む側面が前記ケースの内面から離間した態様で並設されるとともに前記ケースに収容された二次電池と、
前記二次電池の側面と、該側面と対向する前記ケースの内面との間に区画された流路と、
隣り合う前記二次電池の間に区画され、前記流路と連通する温調用流路と、を備え、熱媒体が前記流路および前記温調用流路を流通することで前記二次電池の温度調節が行われる電池パックであって、
前記二次電池の前記側面と前記ケースの内面との間であり、かつ、前記流路から前記端子に至る経路上には、前記端子に前記熱媒体が供給されることを抑制する抑制部材が設けられ、
前記抑制部材は、前記二次電池の並設方向全体に延び、かつ、前記端子面から前記ケースの内面までの長さと同一となる面を有していることを特徴とする電池パック。
前記抑制部材は、矩形状の絶縁性熱伝導部材であり、該絶縁性熱伝導部材は、その長手方向の長さが前記二次電池の並設方向一端に位置する前記二次電池から他端に位置する前記二次電池までの長さと同一であり、かつ、前記端子面から前記ケースの内面までの長さと同一となる厚みを有しており、前記端子面と前記ケースの内面とに接していることを特徴とする請求項１に記載の電池パック。