JP6922683B2 - 電池パック、電池パックの製造方法及び介在部材 - Google Patents

電池パック、電池パックの製造方法及び介在部材 Download PDF

Info

Publication number
JP6922683B2
JP6922683B2 JP2017222049A JP2017222049A JP6922683B2 JP 6922683 B2 JP6922683 B2 JP 6922683B2 JP 2017222049 A JP2017222049 A JP 2017222049A JP 2017222049 A JP2017222049 A JP 2017222049A JP 6922683 B2 JP6922683 B2 JP 6922683B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
intervening
heat
cooling surface
battery
batteries
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2017222049A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2019096387A (ja
Inventor
瑛 山下
瑛 山下
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toyota Motor Corp filed Critical Toyota Motor Corp
Priority to JP2017222049A priority Critical patent/JP6922683B2/ja
Priority to EP18198472.5A priority patent/EP3486965B1/en
Priority to US16/152,744 priority patent/US11075418B2/en
Priority to CN201811195666.1A priority patent/CN109802063B/zh
Publication of JP2019096387A publication Critical patent/JP2019096387A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP6922683B2 publication Critical patent/JP6922683B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/65—Means for temperature control structurally associated with the cells
    • H01M10/655—Solid structures for heat exchange or heat conduction
    • H01M10/6554—Rods or plates
    • H01M10/6555—Rods or plates arranged between the cells
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L50/00—Electric propulsion with power supplied within the vehicle
    • B60L50/50—Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by batteries or fuel cells
    • B60L50/60—Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by batteries or fuel cells using power supplied by batteries
    • B60L50/66—Arrangements of batteries
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L58/00—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles
    • B60L58/10—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries
    • B60L58/24—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries for controlling the temperature of batteries
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/61—Types of temperature control
    • H01M10/613—Cooling or keeping cold
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/62—Heating or cooling; Temperature control specially adapted for specific applications
    • H01M10/625—Vehicles
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/65—Means for temperature control structurally associated with the cells
    • H01M10/653—Means for temperature control structurally associated with the cells characterised by electrically insulating or thermally conductive materials
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/65—Means for temperature control structurally associated with the cells
    • H01M10/655—Solid structures for heat exchange or heat conduction
    • H01M10/6551—Surfaces specially adapted for heat dissipation or radiation, e.g. fins or coatings
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/65—Means for temperature control structurally associated with the cells
    • H01M10/656—Means for temperature control structurally associated with the cells characterised by the type of heat-exchange fluid
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/65—Means for temperature control structurally associated with the cells
    • H01M10/656—Means for temperature control structurally associated with the cells characterised by the type of heat-exchange fluid
    • H01M10/6567—Liquids
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/66—Heat-exchange relationships between the cells and other systems, e.g. central heating systems or fuel cells
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/20—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • H01M50/204—Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells
    • H01M50/207—Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells characterised by their shape
    • H01M50/209—Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells characterised by their shape adapted for prismatic or rectangular cells
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/20—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • H01M50/289—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders characterised by spacing elements or positioning means within frames, racks or packs
    • H01M50/291—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders characterised by spacing elements or positioning means within frames, racks or packs characterised by their shape
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/10—Primary casings; Jackets or wrappings
    • H01M50/102—Primary casings; Jackets or wrappings characterised by their shape or physical structure
    • H01M50/103—Primary casings; Jackets or wrappings characterised by their shape or physical structure prismatic or rectangular
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/10—Primary casings; Jackets or wrappings
    • H01M50/116—Primary casings; Jackets or wrappings characterised by the material
    • H01M50/117—Inorganic material
    • H01M50/119—Metals
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/70—Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)
  • Battery Mounting, Suspending (AREA)
  • Sealing Battery Cases Or Jackets (AREA)

Description

本発明は、複数の電池及び複数の介在部材が互いに一体化した電池モジュールと、電池モジュールの各々の電池を冷却する冷却器とを備える電池パック及びその製造方法に関する。
例えばハイブリッドカーやプラグインハイブリッドカー、電気自動車等の車両などに搭載される電池パックとして、積層された複数の電池と、冷却媒体を内部に流通させて、これらの電池を冷却する冷却器と、複数の電池と冷却器との間に配置された熱伝導部材とを備える電池パックが知られている。例えば特許文献１に、このような電池パックが開示されている（特許文献１の請求項１、図１等を参照）。
特開２０１４−２２９５５９号公報
上述の特許文献１の電池パックでは、電池と冷却器との間に介在させる熱伝導部材として、金属部材からなる熱伝導部材が用いられている。
これに対し、電池から冷却器への熱の伝わりを高めるために、電池の放熱面と冷却器の冷却面との間に放熱用グリスを充填して、電池の放熱面と冷却器の冷却面との間に放熱用グリスからなる熱伝導層を形成した電池パックが考えられる。
また、上述の電池及び冷却器のほかに複数の介在部材を用意し、これらの介在部材を隣り合う電池同士の間にそれぞれ介在させた電池パックが考えられる。更に、この介在部材の一部分を電池の放熱面と冷却器の冷却面との間に介在させることも考えられる。この場合、介在部材に放熱面が内部に露出する連通路を設け、この連通路内に上述の熱伝導層を充填することが考えられる。
しかしながら、このような熱伝導層及び介在部材を有する電池パックでは、熱伝導層を形成する過程で熱伝導層内に、特に、熱伝導層のうち電池の放熱面と介在部材の連通路をなす連通路側壁部との角部に、エア（気泡）が取り残されて、この気泡が完成後の電池パックにおける熱伝導層内にもそのまま残る。このため、電池の放熱面と冷却器の冷却面との間の（熱伝導層の）熱伝達量Ｑ（Ｗ）が低くなることが判ってきた。
本発明は、かかる現状に鑑みてなされたものであって、気泡に起因して熱伝導層の熱伝達量Ｑが低下するのを抑制した電池パック、電池パックの製造方法、及び、電池パックに用いられる介在部材を提供することを目的とする。
上記課題を解決するための本発明の一態様は、放熱面を有する複数の電池、及び、隣り合う上記電池同士の間に介在させる第１介在部を有する複数の介在部材を有し、列置された上記複数の電池同士の間に上記第１介在部をそれぞれ介在させ、上記複数の電池及び上記複数の介在部材を互いに一体化した電池モジュールと、上記複数の電池が列置された列置方向に延びる冷却面を通じて、各々の上記電池を冷却する冷却器と、熱伝導粘性材からなり、上記複数の電池の上記放熱面と上記冷却器の上記冷却面との間に介在し、上記電池の熱を上記冷却器に伝える熱伝導層と、を備え、上記熱伝導層を介して上記電池モジュールの上記複数の電池と上記冷却器とが一体化された電池パックであって、上記介在部材は、上記電池の上記放熱面と上記冷却器の上記冷却面との間に介在させる第２介在部を有し、上記第２介在部は、上記放熱面と上記冷却面とを結ぶ厚み方向に、第２厚みＴ２を有し、上記放熱面と上記冷却面との間を連通する連通路をなす連通路側壁部を含み、上記連通路側壁部が、上記放熱面側から上記冷却面側に向かうほど、上記冷却面に沿う冷却面方向の外側に位置するテーパ形状、及び、上記放熱面側から上記冷却面側に向かってそれぞれ延びる凸条部と凹条部とが交互にストライプ状に並んだ凹凸形状、の少なくともいずれかを有し、上記熱伝導層は、上記第２厚みＴ２よりも厚い層厚みＴＤ（ＴＤ＞Ｔ２）を有し、各々の上記介在部材の上記第２介在部と上記冷却面との間及び各々の上記介在部材の上記連通路内のうち、少なくとも上記連通路内に充填された電池パックである。
上述の電池パックでは、介在部材の第２介在部の連通路側壁部は、上述のテーパ形状及び凹凸形状の少なくともいずれかを有すると共に、熱伝導層が少なくとも連通路内に充填されている。このため、気泡に起因して熱伝導層の熱伝達量Ｑが低下するのを抑制した電池パックとすることができる。
更に、上記の電池パックであって、前記介在部材の前記第２介在部の前記連通路側壁部は、前記テーパ形状及び前記凹凸形状のいずれをも有する電池パックとすると良い。
上述の電池パックでは、介在部材の連通路側壁部は、前述のテーパ形状及び凹凸形状のいずれをも有する。このため、気泡に起因して熱伝導層の熱伝達量Ｑが低下するのをより一層抑制した電池パックとすることができる。
更に、上記のいずれかに記載の電池パックであって、前記介在部材の前記第２介在部の前記連通路側壁部は、傾斜角度θが０．３〜４°の前記テーパ形状を有する電池パックとすると良い。
上述の介在部材の連通路側壁部は、傾斜角度θが０．３〜４°のテーパ形状とされている。このため、熱伝導層のうち連通路内の部分に気泡の残るのが適切に抑制されており、気泡に起因した熱伝導層の熱伝達量Ｑの低下を適切に抑制できている。
また、他の態様は、放熱面を有する複数の電池、及び、隣り合う上記電池同士の間に介在させる第１介在部を有する複数の介在部材を有し、列置された上記複数の電池同士の間に上記第１介在部をそれぞれ介在させ、上記複数の電池及び上記複数の介在部材を互いに一体化した電池モジュールと、上記複数の電池が列置された列置方向に延びる冷却面を通じて、各々の上記電池を冷却する冷却器と、熱伝導粘性材からなり、上記複数の電池の上記放熱面と上記冷却器の上記冷却面との間に介在し、上記電池の熱を上記冷却器に伝える
熱伝導層と、を備え、上記熱伝導層を介して上記電池モジュールの上記複数の電池と上記冷却器とが一体化され、上記介在部材は、上記電池の上記放熱面と上記冷却器の上記冷却面との間に介在させる第２介在部を有し、上記第２介在部は、上記放熱面と上記冷却面とを結ぶ厚み方向に、第２厚みＴ２を有し、上記放熱面と上記冷却面との間を連通する連通路をなす連通路側壁部を含み、上記連通路側壁部が、上記放熱面側から上記冷却面側に向かうほど、上記冷却面に沿う冷却面方向の外側に位置するテーパ形状、及び、上記放熱面側から上記冷却面側に向かってそれぞれ延びる凸条部と凹条部とが交互にストライプ状に並んだ凹凸形状、の少なくともいずれかを有し、上記熱伝導層は、上記第２厚みＴ２よりも厚い層厚みＴＤ（ＴＤ＞Ｔ２）を有し、各々の上記介在部材の上記第２介在部と上記冷却面との間及び各々の上記介在部材の上記連通路内のうち、少なくとも上記連通路内に充填された電池パックの製造方法であって、上記複数の電池と上記複数の介在部材の上記第１介在部とを交互に並べて、各々の上記介在部材を隣り合う上記電池同士の間に介在させると共に、各々の上記介在部材の上記連通路内に各々の上記電池の上記放熱面を露出させ、上記複数の電池及び上記複数の介在部材を互いに一体化させて、上記電池モジュールを形成するモジュール形成工程と、上記冷却器の上記冷却面上に、上記熱伝導粘性材からなり、上記層厚みＴＤよりも厚い膜厚ＴＭ（ＴＭ＞ＴＤ）の熱伝導粘性材膜を形成する膜形成工程と、各々の上記連通路内に露出した上記放熱面と上記冷却器の上記冷却面とが対向する姿勢で、上記電池モジュールと上記熱伝導粘性材膜が形成された上記冷却器とを重ね、上記連通路内に露出した上記放熱面に上記熱伝導粘性材膜を押しつけ、上記放熱面及び上記連通路側壁部に接する上記熱伝導粘性材を上記放熱面及び上記連通路側壁部に沿って上記冷却面側に移動させて、上記連通路内に上記熱伝導粘性材を充填して、上記熱伝導層を形成すると共に、上記熱伝導層を介して上記電池モジュールの上記複数の電池と上記冷却器とを一体化する一体化工程と、を備える電池パックの製造方法である。
上述の電池パックの製造方法は、上述のモジュール形成工程、膜形成工程及び一体化工程を備える。そして、介在部材の第２介在部の連通路側壁部は、上述のテーパ形状及び凹凸形状の少なくともいずれかを有する。一体化工程では、介在部材の連通路内に露出した電池の放熱面に熱伝導粘性材膜を押しつけ、放熱面並びにテーパ形状及び凹凸形状の少なくともいずれかとされた連通路側壁部に接した熱伝導粘性材を、放熱面並びにテーパ形状及び凹凸形状の少なくともいずれかとされた連通路側壁部に沿って冷却面側に移動させている。このため、連通路内に気泡が取り残されたとしても、この気泡は、熱伝導粘性材の移動と共に冷却面側に移動し易いため、連通路内に充填された熱伝導粘性材の中に気泡が残り難い。このため、熱伝導層のうち連通路内の部分に気泡が残るのを抑制し、気泡に起因して熱伝導層の熱伝達量Ｑが低下するのを抑制できる。
更に、上記の電池パックの製造方法であって、前記介在部材の前記第２介在部の前記連通路側壁部は、前記テーパ形状及び前記凹凸形状のいずれをも有する電池パックの製造方法とするのが良い。
上述の介在部材の連通路側壁部は、前述のテーパ形状及び凹凸形状のいずれをも有する。これにより、一体化工程において、放熱面並びにテーパ形状及び凹凸形状とされた連通路側壁部に接した熱伝導粘性材は、放熱面並びにテーパ形状及び凹凸形状とされた連通路側壁部に沿って冷却面側に更に移動し易くなり、これに伴って気泡も冷却面側に更に移動し易くなる。このため、熱伝導層のうち連通路内の部分に気泡が残るのをより一層抑制し、気泡に起因して熱伝導層の熱伝達量Ｑが低下するのをより一層抑制できる。
更に、上記のいずれかに記載の電池パックの製造方法であって、前記介在部材の前記第２介在部の前記連通路側壁部は、傾斜角度θが０．３〜４°の前記テーパ形状を有する電池パックの製造方法とすると良い。
介在部材の連通路側壁部を傾斜角度θが０．３°よりも小さいテーパ形状とすると、一体化工程において熱伝導粘性材が、放熱面及び連通路側壁部に沿って冷却面側に移動し難くなる。一方、介在部材の連通路側壁部を傾斜角度θが４°よりも大きなテーパ形状としても、熱伝導粘性材が、放熱面及び連通路側壁部に沿って冷却面側に移動し難くなることが判ってきた。これに対し、上述の電池パックの製造方法では、介在部材の連通路側壁部を傾斜角度θが０．３〜４°のテーパ形状としている。これにより、一体化工程において、熱伝導粘性材が、放熱面及び連通路側壁部に沿って冷却面側に適切に移動し易くなり、連通路内に充填された熱伝導粘性材の中に気泡が残り難い。このため、熱伝導層のうち連通路内の部分に気泡が残るのを抑制し、気泡に起因して熱伝導層の熱伝達量Ｑが低下するのを適切に抑制できる。
また、他の態様は、電池パックに用いられる介在部材であって、放熱面を有する隣り合う電池同士の間に介在させる第１介在部と、上記電池の上記放熱面と冷却器の冷却面との間に介在させる第２介在部と、を備え、上記第２介在部は、上記放熱面と上記冷却面との間を連通する連通路をなす連通路側壁部を有し、上記連通路側壁部が、上記放熱面側から上記冷却面側に向かうほど、上記冷却面に沿う冷却面方向の外側に位置し、傾斜角度θが０．３〜４°のテーパ形状、及び、上記放熱面側から上記冷却面側に向かってそれぞれ延びる凸条部と凹条部とが交互にストライプ状に並んだ凹凸形状、の少なくともいずれかを有する介在部材である。
上述の介在部材の連通路側壁部は、上述の傾斜角度θが０．３〜４°のテーパ形状及び凹凸形状の少なくともいずれかを有する。この介在部材を用いて電池パックを製造すれば、前述のように、気泡に起因して熱伝導層の熱伝達量Ｑが低下するのを抑制した電池パックを製造できる。
更に、上記の介在部材であって、前記連通路側壁部は、前記テーパ形状及び前記凹凸形状のいずれをも有する介在部材とすると良い。
上述の介在部材の連通路側壁部は、前述のテーパ形状及び凹凸形状のいずれをも有する。このため、この介在部材を用いて電池パックを製造すれば、前述のように、気泡に起因した熱伝導層の熱伝達量Ｑの低下をより一層抑制した電池パックを製造できる。
実施形態に係る電池パックの斜視図である。 実施形態に係る電池パックの列置方向及び縦方向に沿う部分破断断面図である。 実施形態に係る電池パックの横方向及び縦方向に沿う断面図である。 実施形態に係る介在部材の斜視図である。 実施形態に係る介在部材について、（ａ）は、図４の破線部Ａにおける横方向及び厚み方向に沿う部分平面図であり、（ｂ）は、図４の破線部Ａにおける縦方向及び厚み方向に沿う部分平面図であり、（ｃ）は、図４の破線部Ａにおける横方向及び縦方向に沿う部分平面図である。 実施形態に係る電池パックの製造方法のフローチャートである。 実施形態に係る電池パックの製造方法の一体化工程において、介在部材の連通路内に露出した電池の底面(放熱面）と、冷却器の冷却面上に形成された熱伝導粘性材膜とを対向させた状態を示す説明図である。 実施形態に係る電池パックの製造方法の一体化工程において、電池の底面に熱伝導粘性材膜が接触した当初の状態を示す説明図である。 実施形態に係る電池パックの製造方法の一体化工程において、熱伝導粘性材膜が電池の底面に加え、介在部材の連通路側壁部にも接触した状態を示す説明図である。 実施形態に係る電池パックの製造方法の一体化工程において、熱伝導粘性材が、電池の底面及び介在部材の連通路側壁部に沿って冷却面側に移動する様子を示す説明図である。 実施形態に係る電池パックの製造方法の一体化工程において、熱伝導粘性材が連通路内に隙間無く充填されて、熱伝導層が形成された様子を示す説明図である。 実施例１〜６及び比較例の各電池パックについて、冷却時の電池温度の最高温度を示すグラフである。
以下、本発明の実施形態を、図面を参照しつつ説明する。図１〜図３に、本実施形態に係る電池パック１の斜視図及び断面図を示す。なお、以下では、電池パック１の列置方向ＢＨ、横方向ＣＨ及び縦方向ＤＨを、図１〜図３に示す方向と定めて説明する。
この電池パック１は、電気自動車やプラグインハイブリッドカーなどの車両に搭載される車載用の電池パックである。電池パック１は、電池パックケース１０と、この電池パックケース１０内に収容され、複数の電池２１及び複数の介在部材３１が互いに一体化された電池モジュール２０と、電池パックケース１０内に収容され、電池モジュール２０に含まれる各電池２１をそれぞれ冷却する冷却器６０とを備える。また、電池モジュール２０に含まれる各電池２１の底面（放熱面）２３ｂと冷却器６０の冷却面６０ａとの間には、熱伝導層７０が介在しており、この熱伝導層７０を介して電池モジュール２０の各電池２１と冷却器６０とが一体化されている。
このうち電池パックケース１０は、アルミニウムからなり、下部ケース１１と、この下部ケース１１に固定される上部ケース（不図示）とを有する。
電池モジュール２０は、複数の角型の電池２１と複数の介在部材３１とが交互に積層され、この積層方向（列置方向ＢＨ）の両側にエンドプレート２９，２９がそれぞれ配置されている。これらは、エンドプレート２９，２９同士の間を架け渡した複数の拘束部材（不図示）によって、列置方向ＢＨに押圧した状態で拘束され一体化されている。
電池２１は、直方体状で密閉型のリチウムイオン二次電池である。電池モジュール２０に含まれる複数の電池２１は、その電池厚み方向ＩＨに列置されている。電池２１同士は、図示しないバスバによって直列に接続されている。電池２１は、直方体箱状で金属（本実施形態ではアルミニウム）からなる電池ケース２３の内部に、帯状の正極板と帯状の負極板とを一対の帯状のセパレータを介して互いに重ねて扁平状に捲回した電極体（不図示）が電解液（不図示）と共に収容されている。電池ケース２３は、上面２３ａ、底面２３ｂ、面積の広い一対の第１側面２３ｃ，２３ｃ、及び、面積の狭い一対の第２側面２３ｄ，２３ｄを有する。なお、本実施形態では、電池ケース２３の底面２３ｂが、前述の「放熱面」に該当する。
電池ケース２３の上面２３ａには、アルミニウムからなる正極端子部材２５、及び、銅からなる負極端子部材２６が、それぞれ電池ケース２３と絶縁された状態で凸設されている。正極端子部材２５は、電池ケース２３内で電極体の正極板に接続し導通する一方、電池ケース２３の上面２３ａを貫通して電池外部まで延びている。また、負極端子部材２６は、電池ケース２３内で電極体の負極板に接続し導通する一方、電池ケース２３の上面２３ａを貫通して電池外部まで延びている。
次に、介在部材３１について説明する（図１〜図３のほか、図４及び図５も参照）。なお、介在部材３１の厚み方向ＥＨ、横方向ＦＨ及び縦方向ＧＨを、図４等に示す方向と定めて説明する。この介在部材３１は、絶縁性の樹脂により一体的に形成されている。介在部材３１は、横方向ＦＨ及び縦方向ＧＨに拡がる板状の第１介在部３３と、厚み方向ＥＨ及び横方向ＦＨに拡がる板状の第２介在部３５と、厚み方向ＥＨ及び縦方向ＧＨに拡がる板状の一対の第３介在部３７，３７とからなる。
第１介在部３３と第２介在部３５とは、第１介在部３３のうち縦方向ＧＨの下端部（図４中、下方）と、第２介在部３５のうち厚み方向ＥＨの一端部（図４中、右上方）とで互いに繋がっている。また、第１介在部３３と第３介在部３７，３７とは、第１介在部３３のうち横方向ＦＨの両端部（図４中、右方及び左方）と、第３介在部３７，３７のうち厚み方向ＥＨの一端部（図４中、右上方）とで互いに繋がっている。また、第２介在部３５と第３介在部３７，３７とは、第２介在部３５のうち横方向ＦＨの両端部（図４中、右方及び左方）と、第３介在部３７のうち縦方向ＧＨの下端部（図４中、下方）とで互いに繋がっている。
第１介在部３３は、電池２１の面積の広い第１側面２３ｃの全面に接する部位であり、電池モジュール２０を構成した状態で、隣り合う電池２１，２１の第１側面２３ｃ，２３ｃ同士の間に介在する。また、第２介在部３５は、電池２１の底面２３ｂに接する部位であり、電池モジュール２０及び電池パック１を構成した状態で、電池２１の底面２３ｂと冷却器６０の冷却面６０ａとの間に介在する。また、第３介在部３７，３７は、電池２１の面積の狭い第２側面２３ｄ，２３ｄにそれぞれ接して、第２側面２３ｄ，２３ｄをそれぞれ外側から覆う部位である。
このうち第２介在部３５は、その厚み（電池２１の底面２３ｂと後述する冷却器６０の冷却面６０ａとを結ぶ厚み方向ＪＨの寸法）である第２厚みＴ２が、Ｔ２＝１．５ｍｍである。また、第２介在部３５には、電池２１の底面２３ｂと冷却器６０の冷却面６０ａとの間を連通させる切り欠き形状の連通路３５ｋが形成されている。この連通路３５ｋは、第２介在部３５の横方向ＦＨの中央部に厚み方向ＥＨの全体にわたり平面視矩形状に形成されている。
第２介在部３５のうち、連通路３５ｋをなす一対の連通路側壁部３５ｆ，３５ｆは、電池２１の底面２３ｂから冷却器６０の冷却面６０ａ側に向かうほど、冷却面６０ａに沿う冷却面方向ＲＨ（介在部材３１の厚み方向ＥＨ及び横方向ＦＨ、電池パック１の列置方向ＢＨ及び横方向ＣＨ）の外側（図４中、右方及び左方）に位置するテーパ形状を有する。テーパ形状の傾斜角度θは０．３〜４°（本実施形態ではθ＝３．０°）である。
また、連通路側壁部３５ｆは、電池２１の底面２３ｂ側から冷却器６０の冷却面６０ａ側に向かってそれぞれ延びる凸条部３５ｆ１と凹条部３５ｆ２とが交互にストライプ状に並んだ凹凸形状を有する（図５参照）。本実施形態では、各々の凸条部３５ｆ１の幅Ｗ１はＷ１＝０．１５ｍｍ、各々の凹条部３５ｆ２の幅Ｗ２はＷ２＝０．１５ｍｍであり、凸条部３５ｆ１の繰り返し間隔Ｐは、Ｐ＝０．３０ｍｍである。また、凸条部３５ｆ１の頂部を基準とした凹条部３５ｆ２の深さＤは、Ｄ＝０．１５ｍｍである。
エンドプレート２９，２９は、積層された電池２１及び介在部材３１の列置方向ＢＨの両側にそれぞれ配置されている。これらのエンドプレート２９，２９には、電池モジュール２０を電池パックケース１０の下部ケース１１に固定するための固定部（不図示）が複数設けられており、スタッドボルト及びナット（不図示）を用いて、次述する冷却器６０と共に下部ケース１１にそれぞれ固定されている。これにより、電池モジュール２０の各電池２１の底面２３ｂと下部ケース１１との間に、冷却器６０を挟んだ状態で、電池モジュール２０が下部ケース１１に固定されている。
次に、冷却器６０について説明する（図１〜図３参照）。電池モジュール２０の下方には、冷却器６０が配置されている。この冷却器６０は、アルミニウムからなり、列置方向ＢＨに延びる四角筒状であり、その内部を所定温度（本実施形態では１０℃）に冷却された冷却媒体ＲＢ（本実施形態では車載用エアコンの冷却媒体）が流通するように構成されている。また、冷却器６０の下面６０ｂと電池パックケース１０の下部ケース１１との間には、断熱性の優れたスポンジからなり、列置方向ＢＨに延びる板状部材１５が配置されている。
冷却器６０には、冷却器６０自身を電池パックケース１０に固定するための固定部（不図示）が複数設けられており、前述のように、スタッドボルト及びナット（不図示）を用いて、板状部材１５を間に挟んだ状態で、電池モジュール２０と共に電池パックケース１０の下部ケース１１に固定されている。この組み付けた状態において、各電池２１の底面２３ｂと、冷却器６０のうち列置方向ＢＨに延びる上面である冷却面６０ａとの間隔ＫＣは、ＫＣ＝１．８ｍｍとなっている。
熱伝導層７０は、各電池２１の底面２３ｂと冷却器６０の冷却面６０ａとの間にそれぞれ介在し、電池２１の熱を冷却器６０に伝える層である。この熱伝導層７０は、熱伝導粘性材７１からなる熱伝導性と粘性を有する層であり、具体的に本実施形態では、放熱用グリスからなる。この放熱用グリスは、粘度が６７２Ｐａ・ｓで、酸化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3 ）を４５〜５０ｗｔ％、酸化亜鉛（ＡｎＯ）を１７〜２１ｗｔ％、グリス状のシリコン系樹脂を３０ｗｔ％含んでいる。
熱伝導層７０は、各々の介在部材３１の連通路３５ｋ内に隙間無く充填されると共に、各々の介在部材３１の第２介在部３５と冷却器６０の冷却面６０ａとの間にも介在している。なお、熱伝導層７０のうち、連通路３５ｋ内に充填された部分を連通路内部分７０ｐ、第２介在部３５と冷却面６０ａとの間に介在する部分を連通路外部分７０ｑともいう。
この熱伝導層７０の層厚み(連通路内部分７０ｐでの層厚み）ＴＤは、電池２１の底面２３ｂと冷却器６０の冷却面６０ａとの間隔ＫＣ＝１．８ｍｍに等しく、ＴＤ＝ＫＣ＝１．８ｍｍであり、前述した介在部材３１の第２介在部３５の第２厚みＴ２＝１．５ｍｍよりも厚くなっている（図１１も参照）。本実施形態の電池パック１では、後述するように、熱伝導層７０の連通路内部分７０ｐ内に気泡ＡＲが残っていないため、電池２１の底面２３ｂと冷却器６０の冷却面６０ａとの間の（熱伝導層７０の）熱伝達量Ｑ（Ｗ）が高くなっている。
次いで、上記電池パック１の製造方法について説明する（図６〜図１１参照）。まず、電池２１、介在部材３１及びエンドプレート２９を用意して、「モジュール形成工程Ｓ１」において、電池モジュール２０を形成する。具体的には、複数の電池２１と複数の介在部材３１の第１介在部３３とを交互に並べて、各々の介在部材３１の第１介在部３３を隣り合う電池２１同士の間に介在させると共に、各々の介在部材３１の第２介在部３５の連通路３５ｋ内に各々の電池２１の底面２３ｂを露出させる。また、複数の電池２１及び複数の介在部材３１の列置方向ＢＨの両側に、エンドプレート２９，２９をそれぞれ重ねる。そして、これらの積層体を列置方向ＢＨに押圧しつつ、図示しない拘束部材をエンドプレート２９，２９同士の間に架け渡して拘束部材をエンドプレート２９，２９に固定して、複数の電池２１及び複数の介在部材３１を互いに一体化させる。かくして、電池モジュール２０が形成される。
また別途、冷却器６０を用意し、「膜形成工程Ｓ２」において、冷却器６０の冷却面６０ａに、ディスペンサを用いて前述の熱伝導粘性材７１を所定の吐出量で吐出させて、冷却面６０ａ上に熱伝導粘性材７１からなる熱伝導粘性材膜７０ｘを形成する。
なお、この熱伝導粘性材膜７０ｘの幅ＴＷ及び膜厚ＴＭ（図７参照）の各値は、後述する一体化工程Ｓ３で熱伝導粘性材膜７０ｘを押し潰して熱伝導層７０を形成したときに、介在部材３１の連通路３５ｋ内が熱伝導粘性材７１で隙間無く充填され、かつ、介在部材３１の第２介在部３５と冷却器６０の冷却面６０ａとの間にまでも熱伝導粘性材７１が介在する値とする。
本実施形態では、介在部材３１の連通路３５ｋのうち、冷却器６０の冷却面６０ａ側の最大開口幅Ｗ３がＷ３＝２５．０ｍｍ、電池２１の底面２３ｂ側の最小開口幅Ｗ４がＷ４＝２４．８ｍｍである。また、連通路３５ｋの深さ（介在部材３１の第２介在部３５の第２厚みＴ２）がＴ２＝１．５ｍｍである。一方、後述する一体化工程Ｓ３で形成される熱伝導層７０の層厚みＴＤがＴＤ＝１．８ｍｍである。これに対し、熱伝導粘性材膜７０ｘの幅ＴＷを、連通路３５ｋの最大開口幅Ｗ３よりも小さく、更には最小開口幅Ｗ４よりも小さいＴＷ＝２３．０ｍｍとすると共に、熱伝導粘性材膜７０ｘの膜厚ＴＭを、連通路３５ｋの深さ（第２厚みＴ２）よりも厚く、更には熱伝導層７０の層厚みＴＤよりも厚いＴＭ＝２．０ｍｍとした。
次に、「一体化工程Ｓ３」において、電池モジュール２０の複数の電池２１と冷却器６０とを熱伝導層７０を介して一体化させる。具体的には、電池パックケース１０の下部ケース１１上に板状部材１５を位置合わせして載置する。更に、この板状部材１５の上に前述の冷却器６０を位置合わせして載置する。その後、この冷却器６０の上から電池モジュール２０を位置合わせして載置する。その後、冷却器６０の固定部（不図示）及び電池モジュール２０の固定部（不図示）を、図示しないスタッドボルト及びナットを用いて、下部ケース１１に固定する。これにより、各電池２１の底面２３ｂと冷却器６０の冷却面６０ａとの間隔ＫＣがＫＣ＝１．８ｍｍとなって、層厚みＴＤがＴＤ＝ＫＣ＝１．８ｍｍの熱伝導層７０が形成される。
図７〜図１１に、一体化工程Ｓ３において、熱伝導粘性材膜７０ｘが押し潰されて変形し、熱伝導層７０が形成される様子を示す。図７は、介在部材３１の連通路３５ｋ内に露出した電池２１の底面２３ｂと冷却器６０の冷却面６０ａとが対向する姿勢に、電池モジュール２０と熱伝導粘性材膜７０ｘが形成された冷却器６０とを重ねた状態を示している。この段階では、熱伝導粘性材膜７０ｘは、まだ電池２１の底面２３ｂに接触していない。
電池２１の底面２３ｂと冷却器６０の冷却面６０ａとの間隔ＫＣが更に狭まると、図８に示すように、熱伝導粘性材膜７０ｘが電池２１の底面２３ｂに接触し、熱伝導粘性材膜７０ｘが厚み方向（第２介在部３５の厚み方向ＪＨと同じ方向）に若干押し潰されて、熱伝導粘性材膜７０ｘの厚み方向の中央部が外側に膨れる。この段階では、熱伝導粘性材膜７０ｘは、介在部材３１の第２介在部３５の連通路側壁部３５ｆ，３５ｆには、まだ接触していない。
更に底面２３ｂと冷却面６０ａとの間隔ＫＣが狭まると、熱伝導粘性材膜７０ｘは更に厚み方向に押し潰されて、図９に示すように、電池２１の底面２３ｂだけでなく、介在部材３１の第２介在部３５の連通路側壁部３５ｆ，３５ｆにも接触する。その際、熱伝導粘性材膜７０ｘは、厚み方向の中央部付近が先に連通路側壁部３５ｆ，３５ｆに接触するため、電池２１の底面２３ｂと介在部材３１の連通路側壁部３５ｆ，３５ｆとの角部ＢＦ，ＢＦに、気泡ＡＲが取り残される場合がある。
更に底面２３ｂと冷却面６０ａとの間隔ＫＣが狭まると、熱伝導粘性材膜７０ｘは更に厚み方向に押し潰される。すると、図１０に示すように、電池２１の底面２３ｂ及び連通路側壁部３５ｆ，３５ｆに接した熱伝導粘性材７１は、電池２１の底面２３ｂ及び連通路側壁部３５ｆ，３５ｆに沿って冷却器６０の冷却面６０ａ側に徐々に移動する。このため、電池２１の底面２３ｂと連通路側壁部３５ｆ，３５ｆとの角部ＢＦ，ＢＦに取り残された気泡ＡＲも、熱伝導粘性材７１の移動と共に、連通路側壁部３５ｆ，３５ｆに沿って冷却面６０ａ側に徐々に移動する。
更に底面２３ｂと冷却面６０ａとの間隔ＫＣが狭まると、図１１に示すように、熱伝導粘性材７１が連通路３５ｋ内に隙間無く充填される。これと共に、熱伝導粘性材７１の一部は、連通路３５ｋ内からはみ出して、介在部材３１の第２介在部３５と冷却器６０の冷却面６０ａとの間に拡がる。かくして、熱伝導層７０が形成される。しかも、熱伝導層７０のうち連通路内部分７０ｐ内で連通路３５ｋ内に取り残されていた気泡ＡＲは、介在部材３１の第２介在部３５と冷却器６０の冷却面６０ａとの間に移動したり、更に外部に押し出されるため、連通路内部分７０ｐ内には残り難い。
次に、「上部ケース取付工程Ｓ４」において、下部ケース１１に上部ケース（不図示）を固定して、電池パックケース１０を形成する。かくして、電池パック１が完成する。
（実施例及び比較例）
次いで、本発明の効果を検証するために行った試験の結果について説明する。実施例１〜６及び比較例として、表１に示すように、介在部材の第２介在部の連通路側壁部の形態を変更して、７種類の電池パックをそれぞれ製造した。具体的には、比較例及び実施例３では、第２介在部の連通路側壁部をテーパ形状としなかった。これに対し、実施例１，２，４〜６では、第２介在部の連通路側壁部を、傾斜角度θが０．５〜３．０°のテーパ形状とした。一方、実施例３〜６では、第２介在部の連通路側壁部を、前述した実施形態の凸条部３５ｆ１及び凹条部３５ｆ２からなる凹凸形状と同様な凹凸形状とした。なお、実施例６の電池パックが、前述した実施形態の電池パック１に相当する。
Figure 0006922683
次に、実施例１〜６及び比較例の各電池パックを所定の条件下で使用した。具体的には、１０℃に冷却した冷却媒体ＲＢを冷却器６０内に流通させつつ、電池パックに含まれる各電池２１を、３Ｃの定電流でＳＯＣ１００％からＳＯＣ９０％まで放電させた後、３Ｃの定電流でＳＯＣ９０％からＳＯＣ１００％まで充電する充放電を、２，０００ｓｅｃにわたり繰り返し行った。そして、電池パックに含まれる各電池２１の電池ケース２３の上面２３ａの電池温度（℃）をそれぞれ測定した。なお、電池温度は、各電池２１の電池ケース２３の上面２３ａに熱電対を設置し、この熱電対を用いて測定した。
なお、表１における「最高温度」は、１つの電池パックに含まれる複数の電池２１のうち、最も高い温度となった電池２１の電池温度である。本実験では、この最高温度の高さに基づいて、各電池パックの冷却性能を評価した。具体的には、最高温度が３２．０℃未満の場合を特に良好（評価印「○」）とし、最高温度が３２．０℃以上３４．５℃未満の場合を良好（評価印「△」）とし、最高温度が３４．５℃以上の場合を不良（評価印「×」）とした。
その結果を表１及び図１２に示す。比較例の電池パックでは、最高温度が高く（３４．５℃以上）冷却性能が不良であった。これに対し、実施例１〜６の各電池パックでは、最高温度が低く（３４．５℃未満）冷却性能が良好であった。特に、実施例４〜６の各電池パックでは、最高温度が低く（３２．０℃未満）良好であった。このような結果となった理由は、以下であると考えられる。
即ち、比較例の電池パックでは、介在部材の第２介在部の連通路側壁部を、テーパ形状にせず、かつ凹凸形状にもしていない。このため、熱伝導層７０を形成する過程で連通路３５ｋ内に、特に電池２１の底面２３ｂと介在部材３１の連通路側壁部３５ｆとの角部ＢＦに取り残された気泡ＡＲが、熱伝導層７０の連通路内部分７０ｐ内に残ったため、熱伝導層７０の熱伝達量Ｑが低くなった(放熱性が低くなった)。その結果、電池２１の最高温度が高くなったと考えられる。
これに対し、実施例１，２，４〜６の各電池パックでは、介在部材の第２介在部の連通路側壁部を前述のテーパ形状としている。このため、熱伝導層７０を形成する過程で連通路３５ｋ内に、特に前述の角部ＢＦに気泡ＡＲが取り残されたとしても、熱伝導粘性材７１が電池２１の底面２３ｂ及びテーパ形状とされた連通路側壁部３５ｆに沿って冷却器６０の冷却面６０ａ側に移動するのに伴って、この気泡ＡＲも電池２１の底面２３ｂ及びテーパ形状とされた連通路側壁部３５ｆに沿って冷却面６０ａ側に移動して、連通路３５ｋの外部に出やすい。このため、熱伝導層７０の連通路内部分７０ｐ内に残る気泡ＡＲが、比較例の電池パックよりも少なくなり、熱伝導層７０の熱伝達量Ｑが高くなった。その結果、電池２１の最高温度が低く抑えられたと考えられる。
これらの結果から、介在部材の連通路側壁部の傾斜角度θを、０．３°以上とすると良いことが判る。傾斜角度θが０．３°未満の場合、熱伝導粘性材７１の移動と共に気泡ＡＲが移動し難くなり、連通路内部分７０ｐ内に気泡ＡＲが残り易くなると考えられる。
一方、介在部材の連通路側壁部を傾斜角度θが４°以下とすると良い。傾斜角度θが４°よりも大きなテーパ形状とした電池パックでは、逆に、熱伝導粘性材７１が冷却面６０ａ側に移動し難くなり、連通路内部分７０ｐ内に気泡ＡＲが残りがちになると考えられる。
従って、介在部材の連通路側壁部は、傾斜角度θが０．３〜４°のテーパ形状とするのが好ましい。
一方、実施例３〜６の電池パックでは、介在部材の第２介在部の連通路側壁部を前述の凹凸形状としている。このため、一体化工程Ｓ３で熱伝導粘性材７１が凸条部及び凹条部の延伸方向に沿って冷却面６０ａ側に移動し易くなる。即ち、凸条部及び凹条部を設けたことにより、熱伝導粘性材７１は、電池２１の底面２３ｂから冷却面６０ａ側に移動し易くなるためと考えられる。これにより、熱伝導粘性材７１の冷却面６０ａ側への移動と共に、気泡ＡＲも冷却面６０ａ側に移動して連通路３５ｋの外部に出やすくなる。このため、熱伝導層７０の連通路内部分７０ｐ内に残る気泡ＡＲが、比較例の電池パックよりも少なくなり、熱伝導層７０の熱伝達量Ｑが高くなった。その結果、電池２１の最高温度が低く抑えられたと考えられる。
特に、実施例４〜６では、介在部材の連通路側壁部を、前述のテーパ形状とし、かつ前述の凹凸形状としている。このため、一体化工程Ｓ３で熱伝導粘性材７１が、電池２１の底面２３ｂ及びテーパ形状かつ凹凸形状とされた連通路側壁部３５ｆに沿って冷却面６０ａ側に更に移動し易くなる。これに伴って、気泡ＡＲも電池２１の底面２３ｂ及びテーパ形状かつ凹凸形状とされた連通路側壁部３５ｆに沿って冷却面６０ａ側に更に移動して、連通路３５ｋの外部に更に出やすくなる。このため、熱伝導層７０の連通路内部分７０ｐ内に残る気泡ＡＲが、実施例１〜３の電池パックよりも更に少なくなり、熱伝導層７０の熱伝達量Ｑが更に高くなった。その結果、電池２１の最高温度が特に低く抑えられたと考えられる。
以上で説明したように、電池パック１の製造方法は、前述のモジュール形成工程Ｓ１、膜形成工程Ｓ２及び一体化工程Ｓ３を備える。介在部材３１の第２介在部３５の連通路側壁部３５ｆは、前述のテーパ形状を有する、前述の凹凸形状を有する、の少なくともいずれかとしている。一体化工程Ｓ３では、介在部材３１の連通路３５ｋ内に露出した電池２１の底面２３ｂに熱伝導粘性材膜７０ｘを押しつけ、電池２１の底面２３ｂ及びテーパ形状かつ凹凸形状とされた連通路側壁部３５ｆに接した熱伝導粘性材７１を、電池２１の底面２３ｂ及びテーパ形状かつ凹凸形状とされた連通路側壁部３５ｆに沿って冷却面６０ａ側に移動させている。このため、連通路３５ｋ内に気泡ＡＲが取り残されたとしても、この気泡ＡＲは、熱伝導粘性材７１の移動と共に冷却面６０ａ側に移動し易いため、連通路３５ｋ内に充填された熱伝導粘性材７１の中に気泡ＡＲが残り難い。このため、熱伝導層７０の連通路内部分７０ｐに気泡ＡＲが残るのを抑制し、気泡ＡＲに起因して熱伝導層７０の熱伝達量Ｑが低下するのを抑制できる。
介在部材３１の第２介在部３５の連通路側壁部３５ｆを、前述のテーパ形状を有し、かつ、前述の凹凸形状を有する形態とした場合には、特に、熱伝導層７０の連通路内部分７０ｐに気泡ＡＲが残るのが抑制され、気泡ＡＲに起因して熱伝導層７０の熱伝達量Ｑが低下するのを、さらに抑制できる。
更に、本実施形態では、介在部材３１の連通路側壁部３５ｆを傾斜角度θが０．３〜４°のテーパ形状としている。このため、一体化工程Ｓ３において、熱伝導粘性材７１は、電池２１の底面２３ｂ及びテーパ形状とされた連通路側壁部３５ｆに沿って冷却面６０ａ側に更に移動し易くなるので、連通路３５ｋ内に充填された熱伝導粘性材７１の中に気泡ＡＲが残り難い。このため、熱伝導層７０の連通路内部分７０ｐに気泡ＡＲが残るのを更に抑制し、気泡ＡＲに起因した熱伝導層７０の熱伝達量Ｑの低下を更に抑制できる。
以上において、本発明を実施形態に即して説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で、適宜変更して適用できることは言うまでもない。
１ 電池パック
１０ 電池パックケース
２０ 電池モジュール
２１ 電池
２３ 電池ケース
２３ｂ 底面（放熱面）
３１ 介在部材
３３ 第１介在部
３５ 第２介在部
３５ｋ 連通路
３５ｆ 連通路側壁部
３５ｆ１ 凸条部
３５ｆ２ 凹条部
６０ 冷却器
６０ａ 冷却面
７０ 熱伝導層
７０ｐ （熱伝導層の）連通路内部分
７０ｑ （熱伝導層の）連通路外部分
７０ｘ 熱伝導粘性材膜
７１ 熱伝導粘性材
ＢＨ 列置方向
ＲＨ 冷却面方向
ＪＨ （放熱面と冷却面とを結ぶ第２介在部の）厚み方向
θ 傾斜角度
Ｔ２ （第２介在部の）第２厚み
ＴＤ （熱伝導層の）層厚み
ＴＭ （熱伝導粘性材膜の）膜厚
ＢＦ 角部
ＡＲ 気泡
Ｓ１ モジュール形成工程
Ｓ２ 膜形成工程
Ｓ３ 一体化工程
Ｓ４ 上部ケース取付工程

Claims (8)

  1. 放熱面を有する複数の電池、及び、
    隣り合う上記電池同士の間に介在させる第１介在部を有する複数の介在部材を有し、
    列置された上記複数の電池同士の間に上記第１介在部をそれぞれ介在させ、上記複数の電池及び上記複数の介在部材を互いに一体化した
    電池モジュールと、
    上記複数の電池が列置された列置方向に延びる冷却面を通じて、各々の上記電池を冷却する冷却器と、
    熱伝導粘性材からなり、上記複数の電池の上記放熱面と上記冷却器の上記冷却面との間に介在し、上記電池の熱を上記冷却器に伝える熱伝導層と、を備え、
    上記熱伝導層を介して上記電池モジュールの上記複数の電池と上記冷却器とが一体化された
    電池パックであって、
    上記介在部材は、
    上記電池の上記放熱面と上記冷却器の上記冷却面との間に介在させる第２介在部を有し、
    上記第２介在部は、
    上記放熱面と上記冷却面とを結ぶ厚み方向に、第２厚みＴ２を有し、
    上記放熱面と上記冷却面との間を連通する連通路をなす連通路側壁部を含み、
    上記連通路側壁部が、
    上記放熱面側から上記冷却面側に向かうほど、上記冷却面に沿う冷却面方向の外側に位置するテーパ形状、及び、
    上記放熱面側から上記冷却面側に向かってそれぞれ延びる凸条部と凹条部とが交互にストライプ状に並んだ凹凸形状、の少なくともいずれかを有し、
    上記熱伝導層は、
    上記第２厚みＴ２よりも厚い層厚みＴＤ（ＴＤ＞Ｔ２）を有し、
    各々の上記介在部材の上記第２介在部と上記冷却面との間及び各々の上記介在部材の上記連通路内のうち、少なくとも上記連通路内に充填された
    電池パック。
  2. 請求項１に記載の電池パックであって、
    前記介在部材の前記第２介在部の前記連通路側壁部は、前記テーパ形状及び前記凹凸形状のいずれをも有する
    電池パック。
  3. 請求項１または請求項２に記載の電池パックであって、
    前記介在部材の前記第２介在部の前記連通路側壁部は、傾斜角度θが０．３〜４°の前記テーパ形状を有する
    電池パック。
  4. 放熱面を有する複数の電池、及び、
    隣り合う上記電池同士の間に介在させる第１介在部を有する複数の介在部材を有し、
    列置された上記複数の電池同士の間に上記第１介在部をそれぞれ介在させ、上記複数の電池及び上記複数の介在部材を互いに一体化した
    電池モジュールと、
    上記複数の電池が列置された列置方向に延びる冷却面を通じて、各々の上記電池を冷却する冷却器と、
    熱伝導粘性材からなり、上記複数の電池の上記放熱面と上記冷却器の上記冷却面との間に介在し、上記電池の熱を上記冷却器に伝える熱伝導層と、を備え、
    上記熱伝導層を介して上記電池モジュールの上記複数の電池と上記冷却器とが一体化され、
    上記介在部材は、
    上記電池の上記放熱面と上記冷却器の上記冷却面との間に介在させる第２介在部を有し、
    上記第２介在部は、
    上記放熱面と上記冷却面とを結ぶ厚み方向に、第２厚みＴ２を有し、
    上記放熱面と上記冷却面との間を連通する連通路をなす連通路側壁部を含み、
    上記連通路側壁部が、
    上記放熱面側から上記冷却面側に向かうほど、上記冷却面に沿う冷却面方向の外側に位置するテーパ形状、及び、
    上記放熱面側から上記冷却面側に向かってそれぞれ延びる凸条部と凹条部とが交互にストライプ状に並んだ凹凸形状、の少なくともいずれかを有し、
    上記熱伝導層は、
    上記第２厚みＴ２よりも厚い層厚みＴＤ（ＴＤ＞Ｔ２）を有し、
    各々の上記介在部材の上記第２介在部と上記冷却面との間及び各々の上記介在部材の上記連通路内のうち、少なくとも上記連通路内に充填された
    電池パックの製造方法であって、
    上記複数の電池と上記複数の介在部材の上記第１介在部とを交互に並べて、
    各々の上記介在部材を隣り合う上記電池同士の間に介在させると共に、
    各々の上記介在部材の上記連通路内に各々の上記電池の上記放熱面を露出させ、
    上記複数の電池及び上記複数の介在部材を互いに一体化させて、
    上記電池モジュールを形成するモジュール形成工程と、
    上記冷却器の上記冷却面上に、上記熱伝導粘性材からなり、上記層厚みＴＤよりも厚い膜厚ＴＭ（ＴＭ＞ＴＤ）の熱伝導粘性材膜を形成する膜形成工程と、
    各々の上記連通路内に露出した上記放熱面と上記冷却器の上記冷却面とが対向する姿勢で、上記電池モジュールと上記熱伝導粘性材膜が形成された上記冷却器とを重ね、
    上記連通路内に露出した上記放熱面に上記熱伝導粘性材膜を押しつけ、上記放熱面及び上記連通路側壁部に接する上記熱伝導粘性材を上記放熱面及び上記連通路側壁部に沿って上記冷却面側に移動させて、上記連通路内に上記熱伝導粘性材を充填して、上記熱伝導層を形成すると共に、
    上記熱伝導層を介して上記電池モジュールの上記複数の電池と上記冷却器とを一体化する一体化工程と、を備える
    電池パックの製造方法。
  5. 請求項４に記載の電池パックの製造方法であって、
    前記介在部材の前記第２介在部の前記連通路側壁部は、前記テーパ形状及び前記凹凸形状のいずれをも有する
    電池パックの製造方法。
  6. 請求項４または請求項５に記載の電池パックの製造方法であって、
    前記介在部材の前記第２介在部の前記連通路側壁部は、傾斜角度θが０．３〜４°の前記テーパ形状を有する
    電池パックの製造方法。
  7. 電池パックに用いられる介在部材であって、
    放熱面を有する隣り合う電池同士の間に介在させる第１介在部と、
    上記電池の上記放熱面と冷却器の冷却面との間に介在させる第２介在部と、を備え、
    上記第２介在部は、上記放熱面と上記冷却面との間を連通する連通路をなす連通路側壁部を有し、
    上記連通路側壁部が、
    上記放熱面側から上記冷却面側に向かうほど、上記冷却面に沿う冷却面方向の外側に位置し、傾斜角度θが０．３〜４°のテーパ形状、及び、
    上記放熱面側から上記冷却面側に向かってそれぞれ延びる凸条部と凹条部とが交互にストライプ状に並んだ凹凸形状、の少なくともいずれかを有する
    介在部材。
  8. 請求項７に記載の介在部材であって、
    前記連通路側壁部は、前記テーパ形状及び前記凹凸形状のいずれをも有する
    介在部材。
JP2017222049A 2017-11-17 2017-11-17 電池パック、電池パックの製造方法及び介在部材 Active JP6922683B2 (ja)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2017222049A JP6922683B2 (ja) 2017-11-17 2017-11-17 電池パック、電池パックの製造方法及び介在部材
EP18198472.5A EP3486965B1 (en) 2017-11-17 2018-10-03 Battery pack, manufacturing method of battery pack, and intervening member
US16/152,744 US11075418B2 (en) 2017-11-17 2018-10-05 Battery pack, manufacturing method of battery pack, and intervening member
CN201811195666.1A CN109802063B (zh) 2017-11-17 2018-10-15 电池组、电池组制造方法和介入构件

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2017222049A JP6922683B2 (ja) 2017-11-17 2017-11-17 電池パック、電池パックの製造方法及び介在部材

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2019096387A JP2019096387A (ja) 2019-06-20
JP6922683B2 true JP6922683B2 (ja) 2021-08-18

Family

ID=63762301

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2017222049A Active JP6922683B2 (ja) 2017-11-17 2017-11-17 電池パック、電池パックの製造方法及び介在部材

Country Status (4)

Country Link
US (1) US11075418B2 (ja)
EP (1) EP3486965B1 (ja)
JP (1) JP6922683B2 (ja)
CN (1) CN109802063B (ja)

Families Citing this family (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2018022964A1 (en) 2016-07-29 2018-02-01 Crynamt Management Llc Battery packs having structural members for improving thermal management
US11757149B1 (en) 2016-09-20 2023-09-12 Apple Inc. Battery liquid quench system and methods of manufacture thereof
US10923788B1 (en) 2016-11-30 2021-02-16 Apple Inc. Directed quench systems and components
US11870092B1 (en) 2017-02-01 2024-01-09 Apple Inc. On-board vent gas abatement
JP6965717B2 (ja) * 2017-12-13 2021-11-10 トヨタ自動車株式会社 電池パックの製造方法
US11469471B1 (en) 2018-02-02 2022-10-11 Apple Inc. Battery pack heat dispensing systems
JP7462663B2 (ja) * 2019-06-12 2024-04-05 エルジー エナジー ソリューション リミテッド 電池モジュール、その製造方法および電池モジュールを含む電池パック
KR20210000551A (ko) * 2019-06-25 2021-01-05 주식회사 엘지화학 전지 팩 및 이를 포함하는 디바이스
KR20210011640A (ko) 2019-07-23 2021-02-02 에스케이이노베이션 주식회사 배터리 모듈
JP7494453B2 (ja) * 2019-09-04 2024-06-04 株式会社レゾナック 熱交換器
KR20210064935A (ko) * 2019-11-26 2021-06-03 주식회사 엘지에너지솔루션 배터리 모듈
JP7351204B2 (ja) * 2019-12-12 2023-09-27 トヨタ自動車株式会社 電池スタック及びこの電池スタックを用いた電池モジュール
CN111864135B (zh) * 2020-06-22 2023-07-18 比瑞科技(深圳)有限公司 锂电池包及用于锂电池包升降的升降装置
JP2022035425A (ja) * 2020-08-21 2022-03-04 株式会社豊田自動織機 電池システム
CN112151910B (zh) * 2020-09-27 2022-02-18 中国第一汽车股份有限公司 一种液冷电池系统及液冷电池系统的控制方法
US11764431B2 (en) 2020-10-22 2023-09-19 Apple Inc. Battery pack structures and systems
KR20220125396A (ko) * 2021-03-05 2022-09-14 주식회사 엘지에너지솔루션 전지 팩 및 이를 포함하는 디바이스
US12009655B2 (en) 2021-09-15 2024-06-11 Apple Inc. Switchable pyro fuse
DE102021213041A1 (de) 2021-11-19 2023-06-07 Mahle International Gmbh Batterie

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5746612Y2 (ja) * 1978-12-15 1982-10-14
JP2737582B2 (ja) * 1992-11-24 1998-04-08 松下電工株式会社 モジュール基板封止枠
JP4402602B2 (ja) * 2005-01-27 2010-01-20 株式会社日立製作所 キャパシタの冷却構造及び電力変換装置
DE102008010825A1 (de) 2008-02-23 2009-08-27 Daimler Ag Batterie mit einer Wärmeleitplatte und mehreren Einzelzellen
ES2621135T3 (es) * 2010-07-29 2017-07-03 E4V Sistema de refrigeración de batería eléctrica y batería que comprende dicho sistema
JP2012248339A (ja) * 2011-05-25 2012-12-13 Sanyo Electric Co Ltd 電力用の電源装置及び電源装置を備える車両
JP2013012441A (ja) * 2011-06-30 2013-01-17 Sanyo Electric Co Ltd 電源装置及び電源装置を備える車両
JP5954258B2 (ja) * 2013-05-24 2016-07-20 株式会社デンソー 電池パック及びその製造方法
KR101589996B1 (ko) * 2013-06-07 2016-01-29 주식회사 엘지화학 액상 냉매 유출에 대한 안전성이 향상된 전지팩
JP2017076526A (ja) 2015-10-15 2017-04-20 株式会社豊田自動織機 電池モジュール
US11114709B2 (en) * 2016-09-27 2021-09-07 Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. Battery module
CN107331918A (zh) * 2017-08-01 2017-11-07 安徽欧鹏巴赫新能源科技有限公司 模组散热装置以及新能源电池包

Also Published As

Publication number Publication date
CN109802063A (zh) 2019-05-24
EP3486965A1 (en) 2019-05-22
EP3486965B1 (en) 2020-07-29
JP2019096387A (ja) 2019-06-20
CN109802063B (zh) 2021-08-17
US20190157729A1 (en) 2019-05-23
US11075418B2 (en) 2021-07-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6922683B2 (ja) 電池パック、電池パックの製造方法及び介在部材
EP3163673B1 (en) Battery cell cooling device and battery module including same
US10497910B2 (en) Battery module
US9865904B2 (en) Battery cell of improved cooling efficiency
JP5540070B2 (ja) 電池モジュール及び電池パック
US9786880B2 (en) Cell module assembly
US20150349394A1 (en) Cooling structure of power storage device
US20170309869A1 (en) Battery module comprising cartridge having gripping part
US10490868B2 (en) Battery pack comprising member of edge cooling type
JP5833519B2 (ja) セル型電池ケース
CN110720158A (zh) 具有散热和防止链式燃烧结构的多层柱形电池模块及包含其的电池组
EP3067962B1 (en) Battery pack
US10770764B2 (en) Battery pack
KR20170022371A (ko) 이차 전지 모듈
KR20190115746A (ko) 이차 전지용 파우치, 이차 전지 및 상기 이차 전지를 포함하는 배터리 모듈
CN112909403A (zh) 电池模块
US11177518B2 (en) Heat-radiating cartridge, and battery pack for electric vehicle using same
JP7306401B2 (ja) 充填部材及び組電池
JP6976890B2 (ja) 電池パック
JP7053524B2 (ja) 電池パック
EP4145593A1 (en) Air cooling type battery module having separate cooling structure for battery cell
KR101779944B1 (ko) 콤팩트하고 안정성이 우수한 냉각부재와 이를 포함하는 전지모듈
KR20200104624A (ko) 냉각성능이 개선된 냉각 커버

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20200428

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20210128

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20210216

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20210407

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20210629

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20210712

R151 Written notification of patent or utility model registration

Ref document number: 6922683

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151