JP6176042B2 - 蓄電装置モジュール及び蓄電装置パック - Google Patents

Description

本発明は、蓄電装置を被接合体に接合した蓄電装置モジュール及び蓄電装置パックに関する。

被接合体に電池セルを接合した蓄電装置モジュールとしては、例えば、特許文献１に記載の二次電池装置が知られている。特許文献１に記載の二次電池装置は、接着剤によって電池セル同士を接着している。

特開２０１３−１２４６４号公報

ところで、蓄電装置を被接合体に接合した蓄電装置モジュールにおいては、振動や衝撃などが加わると、蓄電装置と被接合体が相対的に位置ずれする場合がある。
本発明の目的は、蓄電装置と被接合体の相対的な位置ずれを抑制することができる蓄電装置モジュール及び蓄電装置パックを提供することにある。

上記課題を解決する蓄電装置モジュールは、蓄電装置と、前記蓄電装置が接合される被接合体と、対向する前記蓄電装置及び前記被接合体の間に設けられ、前記蓄電装置を前記被接合体に接合する接着シートと、を備え、前記蓄電装置及び前記被接合体の少なくとも一方は、前記接着シートが設けられる接着面に開口部を有し、前記接着シートは、前記開口部に突出する突出部を有することを要旨とする。

これによれば、蓄電装置と被接合体が相対的に位置ずれしようとしても、接着シートの突出部と開口部の内面との当接によって位置ずれが規制される。これにより、蓄電装置と被接合体の相対的な位置ずれが抑制され、蓄電装置と被接合体の接着状態が維持されやすい。

上記蓄電装置モジュールについて、前記被接合体は、前記蓄電装置からの熱を吸熱する伝熱プレートを少なくとも含むことが好ましい。
これによれば、蓄電装置と伝熱プレートの熱的な結合状態が維持されやすく、蓄電装置の放熱を好適に行うことができる。

上記蓄電装置モジュールについて、前記蓄電装置を複数備え、前記伝熱プレートは、２つの前記蓄電装置の間に設けられることが好ましい。
これによれば、伝熱プレートによって複数の蓄電装置の熱を吸熱することができる。

上記蓄電装置モジュールについて、前記蓄電装置モジュールは、鉛直方向に立設する立設部材に固定され、前記開口部は、水平方向の寸法が鉛直方向の寸法よりも大きいことが好ましい。

蓄電モジュールが立設部材に固定されている場合、振動が加わったときに鉛直方向への振動が大きい。開口部の水平方向の寸法を鉛直方向の寸法より大きくすると、開口部の鉛直方向の面と当接する突出部の面積が大きくなる。振動が大きい鉛直方向の面と当接する突出部を大きくすることで、鉛直方向への位置ずれを好適に抑制される。
上記蓄電装置モジュールについて、前記開口部を有する前記蓄電装置及び前記被接合体の少なくとも一方に対向する前記接着シートのシート面は、前記開口部に突出する前記突出部と、該突出部に連続し、かつ前記開口部を有する前記蓄電装置及び前記被接合体の少なくとも一方の前記接着面に接合される接合領域とを有していることが好ましい。

上記課題を解決する蓄電装置パックは、蓄電装置と、前記蓄電装置を収容するケースと、前記蓄電装置を前記ケースに接合する接着シートと、を備え、前記蓄電装置及び前記ケースの少なくとも一方は、前記接着シートが設けられる接着面に開口部を有し、前記接着シートは、前記開口部に突出する突出部を有することが好ましい。

これによれば、ケースと蓄電装置が相対的に位置ずれしようとしても、接着シートの突出部と開口部の内面との当接によって位置ずれが規制されるため、蓄電装置とケースとの相対的な位置ずれを抑制することができる。
上記蓄電装置パックについて、前記開口部は、前記接着面に凹設された凹部であり、前記凹部を有する前記蓄電装置及び前記ケースの少なくとも一方に対向する前記接着シートのシート面は、前記凹部に突出する前記突出部と、該突出部に連続し、かつ前記凹部を有する前記蓄電装置及び前記ケースの少なくとも一方の前記接着面に接合される接合領域とを有し、前記突出部と前記凹部の底面とは離間して対向していることが好ましい。

本発明によれば、蓄電装置と被接合体の相対的な位置ずれを抑制することができる。

第１の実施形態における電池パックの斜視図。 第１の実施形態における蓄電装置モジュールの斜視図。 第１の実施形態における電池セルと伝熱プレートの分解斜視図。 第１の実施形態における蓄電装置モジュールを示す断面図。 第２の実施形態における蓄電装置パックを示す断面図。 第２の実施形態における電池セルを示す斜視図。 （ａ）〜（ｄ）は変形例の伝熱プレートを示す図。

（第１の実施形態）
以下、蓄電装置モジュール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に複数の蓄電装置モジュール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。立設部材としての側壁１３は、鉛直方向に立設している。側壁１３には、蓄電装置モジュール２１が固定されている。

図２及び図３に示すように、蓄電装置モジュール２１は、電池ホルダ２２に保持された蓄電装置としての電池セル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）と伝熱プレート３１が複数並設されている。電池セル２３と、伝熱プレート３１は、交互に並設されている。つまり、伝熱プレート３１は、２つの電池セル２３の間に設けられている。本実施形態の電池セル２３としては、角型電池が使用されている。

蓄電装置モジュール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。一方のエンドプレート２５には、他方のエンドプレート２５に向けてボルトＢが挿通されるとともに、ボルトＢは、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。これにより、各エンドプレート２５には、互いに近づく方向に荷重が加わり、電池セル２３及び伝熱プレート３１には、エンドプレート２５からの拘束荷重が電池セル２３の並設方向に加わっている。

伝熱プレート３１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３２と、本体３２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３３とを有している。伝熱プレート３１の本体３２には、本体３２の厚み方向に貫通する貫通孔３５が形成されている。貫通孔３５は、本体３２の短手方向に並んで二つ設けられている。各貫通孔３５は、楕円状をなす長孔であり、貫通孔３５の長手方向は、本体３２の長手方向と同一方向となっている。

そして、電池セル２３と伝熱プレート３１は、接着シート４１によって接合されている。具体的にいえば、電池セル２３の厚み方向の面と、伝熱プレート３１の本体３２の厚み方向の面との間に設けられた接着シート４１によって電池セル２３と伝熱プレート３１が接合されている。したがって、本実施形態の被接合体は、伝熱プレート３１となる。また、電池セル２３の厚み方向の面と、伝熱プレート３１の本体３２の厚み方向の面が、接着シート４１が設けられる接着面となる。すなわち、接着面は、接着シート４１と対向する面である。接着シート４１は、矩形状をなしており、両面が接着性を有している。

図４に示すように、並設された電池セル２３及び伝熱プレート３１には、エンドプレート２５から拘束荷重が加えられている。この荷重により、接着シート４１は、変形を許容する領域となる貫通孔３５内に突出する。接着シート４１における貫通孔３５に突出した部分が突出部４２となる。突出部４２の側面４３（突出部４２における貫通孔３５の内面と対向する面）は、貫通孔３５の内面と当接している。

蓄電装置モジュール２１は、伝熱プレート３１の本体３２の短手方向と鉛直方向が同一方向となるように側壁１３に固定される。このため、貫通孔３５においては、長手方向の寸法となる水平方向の寸法が、短手方向の寸法となる鉛直方向の寸法に比べて大きい。水平方向の寸法が大きくなると、貫通孔３５における鉛直方向の面が大きくなる。結果として、突出部４２の貫通孔３５の内面との接触面積は、水平方向に比べて鉛直方向のほうが大きくなる。また、蓄電装置モジュール２１は、屈曲部３３が側壁１３と接触するように固定されている。

次に、本実施形態の蓄電装置モジュール２１の作用について説明する。
蓄電装置モジュール２１に振動が加わると、伝熱プレート３１と電池セル２３に相対的な位置ずれが生じようとする。このとき、突出部４２の側面４３が貫通孔３５の内面と当接しているため、接着シート４１の接着力に加えて、突出部４２によっても伝熱プレート３１と電池セル２３の相対的な位置ずれが規制される。

特に、本実施形態では、蓄電装置モジュール２１は、鉛直方向に立設する側壁１３に固定されているため、鉛直方向への振動が大きく、伝熱プレート３１と電池セル２３の相対位置が鉛直方向に位置ずれしやすい。突出部４２の貫通孔３５の内面との接触面積を、水平方向に比べて、鉛直方向のほうが大きくしているため、振動が大きい鉛直方向への位置ずれを適切に抑制することができる。

電池セル２３は、充放電に伴い発熱する。この熱は、伝熱プレート３１の本体３２に伝導する。そして、本体３２に伝導した熱は、屈曲部３３に伝導し、屈曲部３３から筐体１１の側壁１３に放熱される。すなわち、伝熱プレート３１は、電池セル２３からの熱を吸熱する。電池セル２３と伝熱プレート３１の相対的な位置ずれが抑制されているため、電池セル２３と伝熱プレート３１との熱的な結合状態が維持されやすい。

ところで、複数の電池セル２３のうち、一部の電池セル２３が故障した場合や、廃棄時に分別するために、電池セル２３と伝熱プレート３１を分離する場合がある。このとき、接着シート４１の接着力が強いと、電池セル２３と伝熱プレート３１との分離が困難になるおそれがあり、また、分離できたとしても電池セル２３が破損するおそれがある。一方、接着力の弱い接着シート４１を利用すると、電池セル２３と伝熱プレート３１に相対的な位置ずれが生じやすい。

本実施形態では、上記したように、接着シート４１が貫通孔３５に突出する突出部４２を有することで、剪断強度（接着シート４１の接着面の平行方向に対する強度）が向上している。一方で、伝熱プレート３１に貫通孔３５を設けることで、伝熱プレート３１と接着シート４１の接着面積は、貫通孔３５を設けた分だけ小さくなり、接着力が弱くなる。このため、伝熱プレート３１の分離時には、伝熱プレート３１を接着面の対向方向に剥離しやすい。したがって、伝熱プレート３１に貫通孔３５を設けて、接着シート４１に貫通孔３５に突出する突出部４２を設けることで、電池セル２３と伝熱プレート３１の相対的な位置ずれを抑制しつつ、電池セル２３と伝熱プレート３１の分離を容易とすることができる。

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）接着シート４１には、伝熱プレート３１の本体３２に設けられた貫通孔３５に突出する突出部４２が設けられているため、電池セル２３と伝熱プレート３１の相対的な位置ずれが生じにくい。このため、電池セル２３と伝熱プレート３１の相対的な位置ずれに伴い、電池セル２３と伝熱プレート３１の接触面積が小さくなることが抑制され、電池セル２３の放熱を好適に行うことができる。

（２）貫通孔３５は、鉛直方向の寸法に比べて、水平方向の寸法が大きい。このため、突出部４２の接触面積は、鉛直方向の方が大きく、鉛直方向への振動が加わったときに、鉛直方向への位置ずれを好適に抑制することができる。

（３）伝熱プレート３１は、２つの電池セル２３の間に設けられているため、伝熱プレート３１を挟む複数の電池セル２３の熱を吸熱することができる。
（第２の実施形態）
次に、蓄電装置パックの一実施形態について説明する。

図５及び図６に示すように、蓄電装置パック５１は、単数の電池セル５２と、この電池セル５２が収容されるケース５０（図ではケース５０の一部のみを図示）を有している。ケース５０の壁部５３には、電池セル５２が接着シート４１によって接合されている。

電池セル５２の電池ケース５４には、電極組立体５５が収容されている。電極組立体５５は正極と負極を備えている。電池ケース５４は、電極組立体５５を収容する有底矩形箱状の本体部５６と、本体部５６の開口部を閉塞する矩形板状の蓋部５７とから構成されている。蓋部５７には、正極端子５９ａと負極端子５９ｂが並設されている。正極端子５９ａ及び負極端子５９ｂは、導電部材６０を介して電極組立体５５に電気的に接続されている。

本体部５６の一面には、二箇所に開口部としての凹部５８が形成されている。凹部５８は、本体部５６の一面において、正極端子５９ａと負極端子５９ｂの並設方向に延びている。

電池セル５２は、凹部５８が設けられた面が、接着シート４１によって壁部５３と接合され、接着面となる。接着シート４１は、電池セル５２を壁部５３に取り付けるときに電池セル５２に加えられる力によって一部が凹部５８に突出する。接着シート４１における突出した部分が突出部４２となる。凹部５８の内面と突出部４２の側面４３は当接している。

本実施形態によれば、電池セル５２とケース５０の壁部５３との相対的な位置ずれを抑制することができる。
なお、実施形態は以下のように変更してもよい。

○ 図７（ａ）に示すように、貫通孔７１は、鉛直方向の寸法と水平方向の寸法が同一であってもよい。また、貫通孔は、水平方向の寸法が、鉛直方向の寸法よりも小さくてもよい。

○ 図７（ｂ）に示すように、電池セル２３と伝熱プレート３１との相対的な位置ずれを抑制できればよい。例えば、貫通孔７１は、本体３２における屈曲部３３側に寄って設けられていてもよい。電池セル２３から伝導した熱は、屈曲部３３から側壁１３に伝導するため、電池セル２３において屈曲部３３と近い位置ほど冷却されやすい。このため、電池セル２３には、屈曲部３３に近い側と、屈曲部３３から遠い側で、温度差が生じる場合がある。屈曲部３３に寄って貫通孔７１を設けることで、貫通孔７１によって、屈曲部３３に近い側の吸熱性能を低下させ、電池セル２３における屈曲部３３に近い側と屈曲部３３から遠い側の温度差を小さくすることができる。

○ 図７（ｃ）に示すように、電池セル２３と伝熱プレート３１との相対的な位置ずれを抑制できれば、貫通孔７１は、本体３２の長手方向における屈曲部３３とは反対側に寄って設けられていてもよい。これによれば、本体３２から屈曲部３３に熱が伝導するときに、貫通孔７１によって熱の伝導が阻害されにくい。このため、電池セル２３を好適に放熱させることができる。

○ 図７（ｄ）に示すように、伝熱プレート３１の開口部は、凹部７２でもよい。また、貫通孔３５及び凹部７２の両方が設けられていてもよい。
○ 突出部４２の側面４３は、貫通孔３５の内面と当接していなくてもよく、電池セル２３と伝熱プレート３１が相対的に位置ずれしようとしたときに、側面４３と貫通孔３５の内面が当接するように側面４３と貫通孔３５の内面とが対向して設けられていればよい。

○ 電池セル２３及び伝熱プレート３１の両方に開口部（貫通孔及び凹部の少なくとも一方）を設けてもよい。この場合、電池セル２３に設けられる開口部と伝熱プレート３１に設けられる開口部が対向しないように設けられることが好ましい。

○ 貫通孔３５又は凹部５８の数は、いくつであってもよい。
○ 被接合体は、電池セル５２であってもよい。すなわち、電池セル５２同士を接着シート４１で接合してもよい。

○ 立設部材は、産業車両に搭載されるカウンタウェイトなどであってもよい。
○ エンドプレート２５から加わる拘束荷重によって接着シート４１を貫通孔３５に突出させて突出部４２を形成したが、接着シート４１に予め突出部を形成してもよい。この場合、接着シート４１によって電池セル５２と被接合体とを接合することで拘束荷重を加えることなく、突出部４２が開口部の内面と対向する。

○ 電池セル２３における伝熱プレートの貫通孔３５と対向する部分に、貫通孔３５に突出する凸部を設けてこの凸部によって接着シート４１を貫通孔３５内に突出させてもよい。

○ 伝熱プレート３１は、２つの電池セル５２の間以外に設けられていてもよい。例えば、エンドプレート２５を伝熱プレートとして機能させてもよい。
○ 第１の実施形態において、屈曲部３３と側壁１３との間に接着シートが設けられていてもよい。この場合、屈曲部３３及び側壁１３の少なくともいずれか一方に開口部を設けて、接着シートがこの開口部に突出する突出部を有するように構成してもよい。電池セル２３は、伝熱プレートを介して側壁１３に接着される。この場合、電池パックが蓄電装置パックとなる。

○ 蓄電装置として、電気二重層キャパシタを用いてもよい。

１３…側壁、２１…蓄電装置モジュール、２３，５２…電池セル、３１…伝熱プレート、３５，７１…貫通孔、４１…接着シート、４２…突出部、５１…蓄電装置パック、５３…壁部、５８，７２…凹部。

Claims (8)

1. 蓄電装置と、
   前記蓄電装置が接合される被接合体と、
   対向する前記蓄電装置及び前記被接合体の間に設けられ、前記蓄電装置を前記被接合体に接合する接着シートと、を備え、
   前記蓄電装置及び前記被接合体の少なくとも一方は、前記接着シートが設けられる接着面に開口部を有し、
   前記接着シートは、前記開口部に突出する突出部を有することを特徴とする蓄電装置モジュール。
2. 前記被接合体は、前記蓄電装置からの熱を吸熱する伝熱プレートを少なくとも含むことを特徴とする請求項１に記載の蓄電装置モジュール。
3. 前記蓄電装置を複数備え、
   前記伝熱プレートは、２つの前記蓄電装置の間に設けられることを特徴とする請求項２に記載の蓄電装置モジュール。
4. 前記蓄電装置モジュールは、鉛直方向に立設する立設部材に固定され、
   前記開口部は、水平方向の寸法が鉛直方向の寸法よりも大きいことを特徴とする請求項１〜請求項３のうちいずれか一項に記載の蓄電装置モジュール。
5. 前記開口部を有する前記蓄電装置及び前記被接合体の少なくとも一方に対向する前記接着シートのシート面は、前記開口部に突出する前記突出部と、該突出部に連続し、かつ前記開口部を有する前記蓄電装置及び前記被接合体の少なくとも一方の前記接着面に接合される接合領域とを有していることを特徴とする請求項１〜請求項４のうちいずれか一項に記載の蓄電装置モジュール。
6. 前記突出部の側面は、前記開口部の内面に当接されている請求項１〜請求項５のうちいずれか一項に記載の蓄電装置モジュール。
7. 蓄電装置と、
   前記蓄電装置を収容するケースと、
   前記蓄電装置を前記ケースに接合する接着シートと、を備え、
   前記蓄電装置及び前記ケースの少なくとも一方は、前記接着シートが設けられる接着面に開口部を有し、
   前記接着シートは、前記開口部に突出する突出部を有することを特徴とする蓄電装置パック。
8. 前記開口部は、前記接着面に凹設された凹部であり、
   前記凹部を有する前記蓄電装置及び前記ケースの少なくとも一方に対向する前記接着シートのシート面は、前記凹部に突出する前記突出部と、該突出部に連続し、かつ前記凹部を有する前記蓄電装置及び前記ケースの少なくとも一方の前記接着面に接合される接合領域とを有し、
   前記突出部と前記凹部の底面とは離間して対向していることを特徴とする請求項７に記載の蓄電装置パック。