JP6443295B2

JP6443295B2 - 車両用電池モジュール

Info

Publication number: JP6443295B2
Application number: JP2015204186A
Authority: JP
Inventors: 怜史森岡
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2015-10-16
Filing date: 2015-10-16
Publication date: 2018-12-26
Anticipated expiration: 2035-10-16
Also published as: JP2017076556A

Description

本発明は、複数の円筒電池が収容された電池モジュールの構造に関する。

多数の電池を接続して組電池としてケーシングに格納した電池モジュールが電気自動車やハイブリッド車両等の電動車両に利用されている。例えば特許文献１には、複数の円筒電池と、複数の円筒電池を保持するホルダープレートとを備えた電池モジュールが開示されている。ホルダープレートは例えば長尺の金属板から構成される。またホルダープレートには厚さ方向に複数の保持孔が形成されており、各保持孔に円筒電池が挿入される。

特開２０１０−１１３９９９号公報

ところで、車両の安全性能試験として、電池モジュールの圧縮試験が行われる場合がある。具体的には、電池モジュールの長手方向両端から圧縮力を印加して電池モジュールを３０％程度圧縮し、その際に発煙や発火が生じないか否かを検査する。このとき、図３に示すようにホルダープレート１０２には長手方向（Ｙ方向）に沿って圧縮力が加えられる。圧縮力の印加過程でホルダープレート１０２が圧壊すると、その破片が刺さるなどして円筒電池１０４が破損して発煙に至るおそれがある。そこで、本発明では、圧縮力印加時におけるホルダープレートの圧壊を抑制可能な、車両用電池モジュールを提供することを目的とする。

本発明に係る車両用電池モジュールは、複数の円筒電池と、前記円筒電池を保持する保持孔が複数形成された長尺のホルダープレートと、を備える。前記ホルダープレートは、長手方向に沿ったアーチ形状である。

本発明によれば、長手方向に圧縮力が印加されたときにホルダープレートがアーチ形状に沿って撓むので、圧壊が抑制可能となる。

本実施形態に係る車両用電池モジュールを例示する分解斜視図である。本実施形態に係る車両用電池モジュールに対する圧縮試験の様子を説明する図である。従来技術に係る車両用電池モジュールに対する圧縮試験の様子を説明する図である。

図１に、本実施形態に係る電池モジュール１０の分解斜視図を示す。電池モジュール１０は、電気自動車やハイブリッド車両等の電動車両に搭載される。電池モジュール１０は、複数の円筒電池１２、これらを保持するホルダープレート１４、円筒電池１２の鉛直上側（Ｚ軸方向上側）を覆うカバー１６、正極側バスバー２０、負極側バスバー２２、正極側バスバー２０を覆う天井蓋２８及び負極側バスバー２２を覆う底蓋１８を含んで構成される。

円筒電池１２は、充放電可能な二次電池であり、例えば、円筒型のケースに収められたニッケル水素電池、リチウムイオン電池等である。電池モジュール１０には、例えば６０本程度の円筒電池１２が収容される。

カバー１６は、複数の円筒電池１２の組の四方側面及び鉛直上方を覆う。カバー１６は例えば樹脂等の絶縁部材から構成される。カバー１６の天井面には各円筒電池１２のプラス電極が突出する開口２４が設けられ、長手方向側面にはスリット２６が長手方向に沿って複数形成されている。なお、図１ではカバー１６の図手前側の面のみが示されているが、対向する側面（図１奥側の面）にもスリット２６が形成されている。カバー１６の図１手前側のスリット２６から冷却空気がカバー１６の内部に流入して円筒電池１２を冷却する。冷却後の空気は図１奥側のスリット２６から排気される。

正極側バスバー２０は円筒電池１２の正極端子に接続され、負極側バスバー２２は円筒電池１２の負極端子に接続される。正極側バスバー２０及び負極側バスバー２２は長手方向（図面Ｙ方向）に沿って分割された導電体からなる分割体を含んで構成される。分割体はそれぞれ複数の円筒電池１２をカバーするように構成されており、正極側バスバー２０の分割体と負極側バスバー２２の分割体を円筒電池１２に接続することで、これら分割体に挟まれた複数の円筒電池１２は並列接続される。さらに分割体同士が直列接続される。正極側バスバー２０の鉛直上方には樹脂製の天井蓋２８が取り付けられる。また、負極側バスバー２２の鉛直下側には底蓋１８が取り付けられる。

ホルダープレート１４は、複数の円筒電池１２を保持する保持部材である。図１に示すようにホルダープレート１４は長尺板状の部材であり、例えばアルミニウム等の金属材料をダイキャスト加工することで製造される。

ホルダープレート１４には、厚さ方向に貫通された保持孔２１が複数形成されており、これに円筒電池１２が差し込まれる。円筒電池１２の外周面と保持孔２１の内壁面との間に接着剤を充填することで、円筒電池１２がホルダープレート１４に固着される。ホルダープレート１４で保持された箇所から鉛直上方は、カバー１６のスリット２６から冷却空気が供給される冷却領域となっている。円筒電池１２の冷却領域を稼ぐために、円筒電池１２はその長手方向中心よりも負極側を（つまり円筒電池１２の下側を）ホルダープレート１４に保持される。

また、ホルダープレート１４は金属材料等の熱伝導性部材から構成されており、円筒電池１２間の熱を伝達させて均一化させる散熱板としての機能も備えている。熱伝導により効果的に熱移動が行われるように、ホルダープレート１４はある程度の厚みを持っている。例えばホルダープレート１４の厚さは１０ｍｍから２０ｍｍ程度となるように構成される。

さらに、図１及び図２に示すように、本実施形態に係るホルダープレート１４は、長手方向（図のＹ方向）に沿ったアーチ形状となるように形成されている。このような形状とすることで、車両の安全性能試験時などに電池モジュール１０が長手方向から圧縮力を印加されても、図２に示すように、ホルダープレート１４がアーチに沿って撓み（しなり）、圧壊が抑制される。このように、本実施形態に係るホルダープレート１４は、圧縮力の一部を曲げ変形力に変えることで圧壊を抑制している。

図２に示すように、ホルダープレート１４は電池モジュール１０の鉛直下側に配置される。したがって、ホルダープレート１４を鉛直下側に凸となるようなアーチ形状とすると、撓みの余地（撓み代）が相対的に小さくなる。そこで、ホルダープレート１４は、図２に示すような、鉛直上側に凸となるアーチ形状とすることが好適である。

なお、ホルダープレート１４を鉛直上側に凸となるアーチ形状とすると、長手方向中央付近の円筒電池１２の冷却領域（冷却空気に触れる面積）が相対的に小さくなる。つまりこの円筒電池１２は電池モジュール１０内で最も高温になり易い。この特性を利用して（逆手にとって）、長手方向中央付近の円筒電池１２の温度を電池モジュール１０内の円筒電池１２の代表値としてモニタリングしてもよい。最も高温になり易い円筒電池１２に狙いを絞り、この温度に応じて冷却空気の流量等を制御することで、電池モジュール１０内の複数の円筒電池１２全体の過熱が防止可能となる。

１０電池モジュール、１２円筒電池、１４ホルダープレート、１６カバー、２０正極側バスバー、２１保持孔、２２負極側バスバー。

Claims

複数の円筒電池と、
前記複数の円筒電池を保持する保持孔が複数形成された長尺のホルダープレートと、
を備え、
前記ホルダープレートは、長手方向に沿ったアーチ形状であることを特徴とする、車両用電池モジュール。