JP6544015B2 - 電池ホルダ - Google Patents

Description

本発明は、電池セルを保持する電池ホルダに関する。

電池ホルダに保持された状態の電池セルが複数配列されてなる電池モジュールが知られている。特許文献１には、電池セルを保持した際に電池セルの主面と対向するベース部に、冷媒通路を形成するためのリブが設けられた電池ホルダが開示されている。そして、特許文献１の電池ホルダでは、この冷媒通路を挟むようにシール部材を設け、冷媒通路から冷媒が漏えいすることを抑制している。

特開２００９−２７７４７１号公報

しかしながら、上記従来の電池ホルダでは、冷媒通路を挟む上下方向からの冷媒の漏えいは抑制できるものの、例えば、電池ホルダにおける側面部と電池セルとの間に形成される隙間からの漏えいは抑制することができない。冷媒通路からの冷媒の漏えいを抑制するために、電池ホルダの更なる改良が求められている。

そこで、本発明の目的は、ベース部と電池セルとの間に形成される冷媒通路からの冷媒の漏えいをより確実に抑制することができる電池ホルダを提供することにある。

本発明の電池ホルダは、電池セルを保持する電池ホルダであって、電池セルを保持した際に、電池セルの主面に対向すると共に、電池セルの主面との間に冷媒を流通させる冷媒通路を形成するベース部と、電池セルを保持した際に、電池セルの主面に交差する側面に対向すると共に、ベース部の両端に配置される一対の側面部と、一対の側面部にそれぞれ設けられ、冷媒通路に冷媒を導入又は冷媒通路から冷媒を排出する開口部と、開口部の周囲に配置され、少なくとも一方の側面部から電池セルの側面に向けて突出する封止部と、を備え、封止部は、電池セルを保持した際に撓んだ状態で電池セルに接触する。

この構成の電池ホルダでは、電池セルが保持された際に、封止部が電池セルに接触するので、冷媒が冷媒通路から側面部と電池セルとの間の隙間へ流通することを遮る。また、封止部は、撓んだ状態で電池セルに接触しているので、電池セルが膨張した場合であっても、追随が可能となる。この結果、ベース部と電池セルとの間に形成される冷媒通路からの冷媒の漏えいをより確実に抑制することができる。

本発明の電池ホルダでは、冷媒通路は、ベース部において電池セルの主面に対向する面に形成される凹凸に電池セルが接触することにより形成され、凹凸における凹部及び凸部は、一対の側面部が対向する方向に延在していてもよい。

この構成の電池ホルダでは、一方の側面部から他方の側面部に向かって延在する冷媒通路を容易に形成することができる。

本発明の電池ホルダでは、封止部は、開口部の縁に設けられてもよい。この構成の電池ホルダでは、開口部から流入してくる冷媒を、より直接的に冷媒通路に誘導することができるので、効果的に電池セルを冷却することができる。

本発明の電池ホルダでは、封止部は、両方の側面部に設けられてもよい。この構成の電池ホルダでは、開口部における冷媒の流入及び流出が効果的に行われるので、冷媒通路における冷媒の流通性が向上する。

本発明の電池ホルダでは、封止部は、側面部に一体成形されていてもよい。この構成の電池ホルダでは、部品点数を減少させて、封止部をより容易に形成することができる。

本発明の電池ホルダでは、封止部は、ゴム部材としてもよい。この構成の電池ホルダでは、電池セルを保持した際に、封止部を撓んだ状態とすることができる。

本発明の電池ホルダでは、封止部は、側面部と同じ材料から形成されていてもよい。この構成の電池ホルダでは、封止部を形成しやすくなる。

本発明の電池ホルダでは、封止部は、電池セルに接触する側を先端としたとき、先端に向かうほど細くなるように形成されていてもよい。この構成の電池ホルダでは、封止部がより撓みやすくなり、電池セルへの密着性を高めることができる。

本発明によれば、ベース部と電池セルとの間に形成される冷媒通路からの冷媒の漏えいをより確実に抑制することができる。

一実施形態に係る電池ホルダを備えた電池モジュールの全体構成を示す斜視図である。 図１の電池ホルダに電池セルが保持された状態を示す斜視図である。 図１の電池ホルダを示す斜視図である。 図１の電池ホルダを側面からみた側面図である。 図３の電池ホルダを背面から見た背面図である。 図３の電池ホルダにおける開口部及び封止部を拡大して示した斜視図である。 電池ホルダへの電池セルの取り付け方を示した図、及び、図２におけるＶＩＩ−ＶＩＩ線における断面図である。

以下、図面を参照して一実施形態に係るセルホルダ（電池ホルダ）３１（図３参照）を含む電池モジュール１０について説明する。図面の説明において、同一要素には同一符号を付し、重複する説明を省略する。図面の寸法比率は、説明のものと必ずしも一致していない。また、説明中、「上」、「下」などの方向を示す語は、図面に示された状態に基づいた便宜的な語である。

図１に示されるように、電池モジュール１０は、電池セル１１がセルホルダ３１に保持された状態（図２参照）で複数（この例では、７つ）配列されている。図２に示されるように、電池セル１１は、矩形箱状のケース１２内に電極組立体（図示せず）を収容してなる電池であり、例えばリチウムイオン二次電池等の非水電解質二次電池である。図１に示されるように、本実施形態では、セルホルダ３１に保持された電池セル１１が一方向（Ｘ軸方向）に配列されることによって配列体１５が構成されている。なお、セルホルダ３１の構成については、後段にて詳述する。

電池モジュール１０は、配列体１５に加えて、弾性部材（図示せず）と、拘束部１６と、複数のバスバー１４と、を備えている。弾性部材は、例えば、ゴムにより平板状に形成され、配列体１５の配列方向（Ｘ軸方向）における一方側に配置される。

拘束部１６は、電池セル１１、弾性部材を配列方向に加圧して拘束する。拘束部１６は、一対のエンドプレート１７，１７、ボルト１８、及びナット１９からなる。一対のエンドプレート１７，１７は、例えば、鉄等の剛性が高い材料により形成されている。一対のエンドプレート１７，１７は、配列方向に延在する複数のボルト１８によって固定されている。各ボルト１８は、一方のエンドプレート１７、各セルホルダ３１、及び他方のエンドプレート１７に順次挿通され、他方のエンドプレート１７側でナット１９により締結されている。この締結によって配列体１５に拘束力が加えられている。

バスバー１４は、例えば、銅などの金属により形成される矩形板状の部材である。バスバー１４は、隣り合う電池セル１１の電極端子１３同士を電気的に接続している。より具体的には、各電池セル１１は、電極端子１３として正極端子及び負極端子を有しており、複数の電池セル１１は、極性の異なる電極端子１３が隣り合うように配列されている。バスバー１４は、これらの隣り合う電極端子１３同士を接続することで、複数の電池セル１１を電気的に直列に接続している。

次に、主に図２〜図６を用いて、セルホルダ３１の構成を説明する。以下、図２に示されるように、セルホルダ３１が電池セル１１を保持した際の電池セル１１の厚み方向（主面１２Ａに直交する方向）、電池セル１１の幅方向（電極端子１３，１３の配列方向）、電池セル１１の厚み方向及び幅方向に直交する高さ方向を、それぞれ「Ｘ軸方向」、「Ｙ軸方向」、「Ｚ軸方向」として説明する。

図３に示されるように、セルホルダ３１は、矩形平板状の下面部３５、一対の側面部３７、ベース部４１、端子収容部４３及び柱部材４７を有している。

下面部３５は、Ｙ軸方向に延在する板状部材である。下面部３５は、電池セル１１を保持する時に、電池セル１１の底面１２Ｃを覆う。下面部３５の両端部の下部には、脚部３５Ａ，３５Ａが設けられている。脚部３５Ａは、Ｘ軸方向に沿って貫通する挿通孔３５Ｂが設けられている。挿通孔３５Ｂは、上述したボルト１８が挿通される。

側面部３７は、Ｚ軸方向に延在する板状部材である。一対の側面部３７，３７は、下面部３５のＹ軸方向両端に配置されている。一対の側面部３７，３７は、互いに対向するように配置されている。ベース部４１は、厚み方向をＸ軸方向に向けて、一対の側面部３７，３７を接続するように設けられる板状部材である。

端子収容部４３は、ベース部４１の上端のＹ軸方向における両端に設けられている。端子収容部４３，４３は、側面部３７，３７にそれぞれ連設するように設けられている。端子収容部４３は、Ｘ軸方向にＵ字状に開口している。端子収容部４３，４３は、電池セル１１を保持する時に、電池セル１１の電極端子１３，１３をそれぞれ囲う部分である。

柱部材４７、４７は、ベース部４１の上端において、端子収容部４３，４３のそれぞれに隣り合って設けられている。柱部材４７は、Ｘ軸方向に延在する四角柱状の柱部材であり、その長さは、下面部３５のＸ軸方向長さに一致する。柱部材４７，４７のそれぞれには、Ｘ軸方向に沿って貫通する挿通孔４７Ａが設けられている。挿通孔４７Ａには、上述したボルト１８が挿通される。

セルホルダ３１では、上述した下面部３５、一対の側面部３７，３７、ベース部４１、端子収容部４３，４３及び柱部材４７，４７によって囲まれる空間によって、電池セル１１が収容される収容部Ｓが形成されている。

ベース部４１及び側面部３７について、更に詳細に説明する。図３及び図４に示されるように、ベース部４１は、セルホルダ３１に電池セル１１を保持した際に、電池セル１１の主面１２Ａ（図２参照）に対向すると共に、電池セル１１の主面１２Ａとの間に冷却風（冷媒）を流通させる冷媒通路５０を形成する。具体的には、冷媒通路５０は、ベース部４１において電池セル１１の主面１２Ａに対向する面４１Ａに形成される凹凸５１に電池セル１１が接触することにより形成される。凹凸５１における凹部５１Ｂ及び凸部５１Ａは、一対の側面部３７が対向する方向（Ｙ軸方向）に延在している。本実施形態では、凹凸５１における凹部５１Ｂ及び凸部５１Ａのうち、凹部５１Ｂが冷媒通路５０となる。

一対の側面部３７，３７は、電池セル１１を保持した際に、電池セル１１の主面１２Ａに直交する側面１２Ｂに対向する。一対の側面部３７，３７には、冷媒通路５０に冷却風を導入又は冷媒通路５０から冷却風を排出する矩形形状の開口部３３が設けられている。

図６に示されるように、一対の側面部３７，３７のそれぞれには、開口部３３、３３の周囲に配置され、側面部３７、３７のそれぞれから電池セル１１の側面１２Ｂに向けて突出する可撓性の封止部６１が設けられている。封止部６１は、開口部３３の縁３３Ａに沿って、側面部３７から電池セル１１側に向かって突出する。本実施形態では、封止部６１は、開口部３３の縁３３ＡのうちＺ軸方向に沿う一辺及びＸ軸方向に沿う一辺に設けられる。

封止部６１は、電池セル１１側に向かって突出しており、図７（Ｂ）に示されるように、先端ほど細くなるように形成されている。すなわち、封止部６１は、いわゆるリップ状に形成されている。封止部６１の厚みは、１ｍｍ〜２ｍｍとすることができる。封止部６１は、側面部３７を形成する材料（例えば、ポリプロピレン樹脂）とは異なる材料の部材（例えば、ゴム部材）にて側面部３７と一体的に成形されている。このように封止部６１は可撓性部材により形成されているので、電池セル１１を保持する際に撓んだ状態で電池セル１１に接触する。

ベース部４１は、図５に示されるように背面側から見た場合に、切欠き部５５が形成されている。そして、側面部３７からの封止部６１の突出量Ｐは、図５に示されるように背面側から見た場合に、Ｙ軸方向において切欠き部５５の切り欠き量Ｗ以下となっている。これにより、セルホルダ３１を成形する際の型を最小限の数（２つ）とすることができ、コストを抑制することができる。

次に、図７（Ａ）及び図７（Ｂ）を用いて、セルホルダ３１への電池セル１１の取り付け方法を説明する。図７（Ａ）に示されるように、セルホルダ３１への電池セル１１の取り付けは、電池セル１１が、セルホルダ３１の収容部Ｓに内挿されることによって行われる。電池セル１１が、セルホルダ３１の収容部Ｓに内挿される際には、封止部６１の先端が電池セル１１の側面１２Ｂに接触する。この状態にて電池セル１１を更に内挿すると、図７（Ｂ）に示されるように、封止部６１は内挿方向に撓んだ状態となる。

以上、説明したようなセルホルダ３１に保持された電池セル１１が複数配列されてなる電池モジュール１０は、電池パックとして筐体（図示せず）に取り付けられる。その際、図１に示されるように、電池モジュール１０の側方の一方には、電池セル１１の配列方向に沿って吸気通路８１が設けられ、他方には、電池セル１１の配列方向に沿って排気通路８３が設けられる。吸気通路８１及び排気通路８３には、図１に示される矢印方向に冷却風（冷媒）が流される。

各セルホルダ３１は、吸気通路８１と排気通路８３との間で、冷媒である冷却風を流通させる。この冷却風を流通させる通路が、上述した冷媒通路５０（図３及び図４など参照）である。冷媒通路５０は、セルホルダ３１のそれぞれに形成されているので、配列方向に隣り合う電池セル１１の間にそれぞれ形成されていることになる。

例えば、電池パックの外部から電池パックの筐体内に導入された冷却風は、吸気通路８１から開口部３３を通って冷媒通路５０に流れ込む。冷媒通路５０に流れ込んだ冷却風は、電池セル１１の主面１２Ａに沿って流れる。これにより、冷却風と電池セル１１との間で熱交換が行われる。電池セル１１との熱交換によって温度上昇した冷却風は、冷媒通路５０から開口部３３を通って排気通路８３に排出される。なお、図１では、吸気通路８１及び排気通路８３に互いに同一方向に冷却風が流れる場合が示されているが、互いに反対方向に冷却風が流れてもよい。

続いて、以上説明した電池モジュール１０の作用効果を説明する。上記実施形態のセルホルダ３１では、電池セル１１が保持された際に、封止部６１が電池セル１１の側面１２Ｂに接触するので、冷却風が冷媒通路５０から側面部３７と電池セル１１との間の隙間へ流通することを遮る。また、封止部６１は、撓んだ状態で電池セル１１に接触しているので（また、可撓性を有しているので）、電池セル１１が膨張した場合であっても、追随が可能となる。この結果、ベース部４１と電池セル１１との間に形成される冷媒通路５０からの冷却風の漏えいをより確実に抑制することができる。

上記実施形態のセルホルダ３１では、封止部６１は、側面部３７に一体成形されている。このため、封止部６１は、部品点数を減少させて、より容易に形成される。

上記実施形態のセルホルダ３１では、封止部６１は、開口部３３の縁３３Ａに設けられているので、開口部３３から流入してくる冷却風を、より直接的に冷媒通路５０に誘導することができる。この結果、効果的に電池セル１１を冷却することができる。

上記実施形態のセルホルダ３１では、封止部６１は、両方の側面部３７に設けられているので、開口部３３における冷却風の流入及び流出が効果的に行われる。この結果、冷媒通路５０における冷却風の流通性が向上する。また、このセルホルダ３１では、流入側又は流出側を考慮する必要がないので、吸気通路８１及び排気通路８３における左右の位置が上記実施形態とは反対になっても、そのまま利用することができる。すなわち、電池ホルダを共通化することができる。

以上、一実施形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限られるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。

上記実施形態のセルホルダ３１では、封止部６１は、側面部３７を形成する材料とは異なる材料の部材（ゴム部材）によって、側面部３７に一体成形されている例を挙げて説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、封止部６１は、側面部３７と同じ材料（例えば、ポリプロピレン樹脂）によって一体成形してもよい。また、側面部３７に直接、ゴム材料の封止部６１を設ける場合にも、上述した一体成形するだけでなく、例えば、側面部３７に溝を設け、当該溝に封止部６１を埋めこんで、当該溝に樹脂を流し込んでもよい。

上記実施形態のセルホルダ３１では、封止部６１を開口部３３の縁３３Ａに配置した例を挙げて説明したが、例えば、開口部３３の周辺であれば、縁３３Ａから離れた位置に設けてもよい。封止部６１が電池セル１１の側面１２Ｂに接触することにより開口部３３と冷媒通路５０とを繋ぐ通路が形成されればよい。

上記実施形態のセルホルダ３１では、封止部６１は、図６に示されるように、初期状態、すなわち、電池セル１１が、セルホルダ３１の収容部Ｓに内挿される前の状態において、電池セル１１が内挿される方向に真っ直ぐ（撓まずに）突出する例を挙げて説明したが、初期状態において撓んだ状態（湾曲した状態）で突出していてもよい。

上記実施形態のセルホルダ３１では、可撓性のある材料によって封止部６１を形成することにより、電池セル１１を保持した際に撓んだ状態で電池セル１１に接触させる例を挙げて説明したが、本発明はこれに限定されず、電池セル１１に接触させた際に撓んだ状態となるような形状に形成されていてもよい。例えば、封止部６１は、図７（Ｂ）に示す封止部６１の断面において、電池セル１１が内挿される方向に交差する面が波状に形成されていてもよい。言い換えれば、電池セル１１が内挿される方向に交差する面には、図７（Ｂ）において紙面奥行方向に延在する溝が突出方向に沿って並設されていてもよい。このように、封止部６１は、電池セル１１に接触させた際に撓んだ状態となるように、材料的及び／又は形状的に適宜変更が可能である。

本発明は、上記実施形態及び変形例として記載の内容を適宜組み合わせてもよい。

１０…電池モジュール、１１…電池セル、１２Ａ…電池セルの主面、１２Ｂ…電池セルの側面、３１…セルホルダ（電池ホルダ）、３３…開口部、３３Ａ…開口部の縁、３７…側面部、４１…ベース部、５０…冷媒通路、５１…凹凸、５１Ａ…凸部、５１Ｂ…凹部、６１…封止部、Ｓ…収容部。

Claims (7)

1. 電池セルを保持する電池ホルダであって、
   前記電池セルを保持した際に、前記電池セルの主面に対向すると共に、前記電池セルの主面との間に冷媒を流通させる冷媒通路を形成するベース部と、
   前記電池セルを保持した際に、前記電池セルの主面に交差する側面に対向すると共に、前記ベース部の両端に配置される一対の側面部と、
   前記一対の側面部にそれぞれ設けられ、前記冷媒通路に前記冷媒を導入又は前記冷媒通路から前記冷媒を排出する開口部と、
   前記開口部の周囲に配置され、少なくとも一方の前記側面部から前記電池セルの側面に向けて突出する封止部と、を備え、
   前記冷媒通路は、前記ベース部において前記電池セルの主面に対向する面に形成される凹凸に前記電池セルが接触することにより形成され、
   前記凹凸における凹部及び凸部は、一対の前記側面部が対向する方向に延在すると共に、前記凹部及び前記凸部の延在方向と交差する方向に交互に複数配列されており、
   前記封止部は、前記電池セルを保持した際に撓んだ状態で前記電池セルに接触し、
   前記封止部は、前記凹部及び前記凸部が配列される方向に延在すると共に複数の前記凹部及び前記凸部に跨がって配置される部分を含んでいる、電池ホルダ。
2. 前記封止部は、前記開口部の縁に設けられる、請求項１記載の電池ホルダ。
3. 前記封止部は、両方の前記側面部に設けられる、請求項１又は２記載の電池ホルダ。
4. 前記封止部は、前記側面部に一体成形されている、請求項１〜３の何れか一項記載の電池ホルダ。
5. 前記封止部は、ゴム部材である、請求項１〜４の何れか一項記載の電池ホルダ。
6. 前記封止部は、前記側面部と同じ材料から形成されている、請求項１〜４の何れか一項記載の電池ホルダ。
7. 前記封止部は、前記電池セルに接触する側を先端としたとき、前記先端に向かうほど細くなるように形成されている、請求項１〜６の何れか一項記載の電池ホルダ。

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