WO2018061738A1 - 電池モジュール - Google Patents

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WO2018061738A1
WO2018061738A1 PCT/JP2017/032764 JP2017032764W WO2018061738A1 WO 2018061738 A1 WO2018061738 A1 WO 2018061738A1 JP 2017032764 W JP2017032764 W JP 2017032764W WO 2018061738 A1 WO2018061738 A1 WO 2018061738A1
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WO
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battery
battery stack
transfer member
heat
heat transfer
Prior art date
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PCT/JP2017/032764
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English (en)
French (fr)
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小村　哲司
一成 平出
Original Assignee
パナソニックＩｐマネジメント株式会社
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Publication date
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Priority to JP2018542346A priority patent/JP6956355B2/ja
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    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Definitions

  • the present invention relates to a battery module.
  • Patent Document 1 discloses a battery module having a structure in which a cooling plate in which a coolant is flowed is brought into contact with the surface of the battery stack to cool the battery stack.
  • the cooling plate was brought into contact with one side of the battery stack. For this reason, it was difficult to cool the battery stack uniformly.
  • As a method for uniformly cooling the battery stack it is conceivable to bring the cooling plate into contact with a plurality of surfaces of the battery stack. However, in this case, the battery module becomes large.
  • the present invention has been made in view of such circumstances, and an object thereof is to provide a technique for cooling the battery stack more uniformly while avoiding an increase in size of the battery module.
  • a certain aspect of the present invention is a battery module.
  • the battery module is in contact with the battery stack having a plurality of stacked batteries, the first heat dissipating part facing the first surface of the battery stack, the first heat dissipating part and the first surface,
  • the first heat transfer member that transfers heat to the first heat radiating portion and the second surface that extends in the direction intersecting the first surface of the battery stack are in direct contact with the second surface or the second heat transfer And a second heat dissipating part thermally connected through the member.
  • the first heat transfer member and the battery stack are such that the center of the first heat transfer member in the surface direction of the first surface is farther from the second heat dissipation part than the center of the battery stack in the surface direction of the first surface.
  • the mutual positional relationship is determined so as to be arranged.
  • the battery stack can be cooled more uniformly while avoiding an increase in size of the battery module.
  • FIG. 1 is a perspective view showing a schematic structure of a battery module according to Embodiment 1.
  • FIG. 1 is an exploded perspective view showing a schematic structure of a battery module according to Embodiment 1.
  • FIG. It is a perspective view which shows schematic structure of the battery laminated body with which a battery module is provided. It is a perspective view which shows schematic structure of a battery. It is a perspective view which shows schematic structure of a separator.
  • 3 is a cross-sectional view schematically showing the battery module according to Embodiment 1.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view schematically showing a battery module according to Embodiment 2.
  • FIG. 1 is an exploded perspective view showing a schematic structure of a battery module according to Embodiment 1.
  • FIG. It is a perspective view which shows schematic structure of the battery laminated body with which a battery module is provided. It is a perspective view which shows schematic structure of a battery. It is a perspective view which shows schematic structure of a separator.
  • the outline of the battery module according to the present embodiment is as follows. That is, the battery module according to the present embodiment is in contact with the battery stack, the first heat dissipating part facing the first surface of the battery stack, the first heat dissipating part and the first surface, and the heat of the battery stack.
  • the first heat transfer member that transmits the heat to the first heat radiating portion and the second surface that extends in the direction intersecting the first surface of the battery stack, and is in direct contact with the second surface or the second heat transfer member
  • the 2nd thermal radiation part thermally connected via this is provided.
  • a 1st thermal radiation part is a base in which a battery laminated body is mounted
  • a 2nd thermal radiation part is a cooling part which cools a battery laminated body with a cooling mechanism.
  • FIG. 1 is a perspective view showing a schematic structure of the battery module according to Embodiment 1.
  • FIG. 2 is an exploded perspective view showing a schematic structure of the battery module according to Embodiment 1.
  • FIG. 1 and 2 the illustration of the opening 6d of the restraining member 6 is omitted. Further, only a part of the pedestal 82 and the cooling unit 86 is illustrated.
  • the battery module 1 includes a battery stack 2, a cover member 8, a pedestal 82 as a first heat radiating portion, a first heat transfer member 84, and a cooling portion 86 as a second heat radiating portion.
  • the battery stack 2 has a structure in which a plurality of batteries are stacked.
  • FIG. 3 is a perspective view showing a schematic structure of a battery stack provided in the battery module.
  • the battery stack 2 includes a plurality of batteries 12, a plurality of separators 14, a pair of end plates 4, and a pair of restraining members 6.
  • eight batteries 12 are connected in series by a bus bar (not shown) to form a battery stack 2.
  • Each battery 12 is a rechargeable secondary battery such as a lithium ion battery, a nickel-hydrogen battery, or a nickel-cadmium battery.
  • the battery 12 is a so-called square battery.
  • the plurality of batteries 12 are stacked at a predetermined interval so that the main surfaces of the adjacent batteries 12 face each other. Note that “stacking” means arranging a plurality of members in one arbitrary direction. Therefore, the stacking of the batteries 12 includes arranging a plurality of batteries 12 in the horizontal direction.
  • FIG. 4 is a perspective view showing a schematic structure of the battery 12.
  • the battery 12 includes a flat rectangular parallelepiped outer can 18.
  • a substantially rectangular opening is provided on one surface of the outer can 18, and an electrode body, an electrolytic solution, and the like are accommodated in the outer can 18 through the opening.
  • a sealing plate 20 that closes the opening and seals the inside of the outer can 18 is provided at the opening of the outer can 18.
  • the sealing plate 20 is provided with a positive output terminal 22 (positive terminal 22a) near one end in the longitudinal direction, and a negative output terminal 22 (negative terminal 22b) near the other end. Below, when it is not necessary to distinguish the polarity of an output terminal, the positive electrode terminal 22a and the negative electrode terminal 22b are collectively called the output terminal 22.
  • the sealing plate 20 and the output terminal 22 constitute a sealing body.
  • the outer can 18 and the sealing plate 20 are made of metal.
  • the outer can 18 and the sealing plate 20 are formed of aluminum, an aluminum alloy, or the like.
  • the output terminal 22 is made of a conductive metal.
  • the side on which the sealing body is provided is the upper surface n of the battery 12, and the opposite side is the bottom surface of the battery 12.
  • the battery 12 has two main surfaces that connect the upper surface n and the bottom surface. This main surface is the surface having the largest area among the six surfaces of the battery 12. The remaining two surfaces excluding the upper surface n, the bottom surface, and the two main surfaces are the side surfaces of the battery 12.
  • the upper surface n side of the battery 12 is the upper surface of the battery stack 2
  • the bottom surface side of the battery 12 is the bottom surface of the battery stack 2.
  • a surface connecting the upper surface and the bottom surface of the battery stack 2 is defined as a side surface of the battery stack 2.
  • the battery stack 2 is substantially rectangular and has four side surfaces.
  • the battery 12 has a valve portion 24 on its surface for releasing gas generated inside the battery 12.
  • the battery 12 has a valve portion 24 on the upper surface n facing the cover member 8.
  • the valve unit 24 is provided between the pair of output terminals 22 in the sealing plate 20. More specifically, the valve portion 24 is disposed at the approximate center in the longitudinal direction of the sealing plate 20.
  • the valve portion 24 is configured to open when the internal pressure of the outer can 18 rises to a predetermined value or more, and to release the internal gas.
  • the valve part 24 is also called a safety valve or a vent part.
  • the plurality of batteries 12 are arranged so that the main surfaces of the adjacent batteries 12 face each other, and the output terminal 22 faces the same direction (here, for the sake of convenience, the vertical direction is upward). .
  • the two adjacent batteries 12 are arranged so that one positive terminal 22a and the other negative terminal 22b are adjacent to each other. Adjacent positive electrode terminal 22a and negative electrode terminal 22b are electrically connected in series via a bus bar.
  • the bus bar is, for example, a strip-shaped metal plate. One end of the bus bar is electrically connected to the positive terminal 22 a of one battery 12, and the other end of the bus bar is electrically connected to the negative terminal 22 b of the other battery 12.
  • Two adjacent batteries 12 may be arranged such that one positive terminal 22a and the other positive terminal 22a are adjacent to each other.
  • the batteries 12 are arranged so that the output terminals 22 having the same polarity are adjacent to each other.
  • the separator 14 is also called an insulating spacer, and is made of, for example, an insulating resin.
  • the separator 14 is disposed between two adjacent batteries 12 to electrically insulate the two batteries 12 from each other.
  • the separator 14 is disposed between the battery 12 and the end plate 4 to insulate the battery 12 from the end plate 4.
  • the resin constituting the separator 14 include thermoplastic resins such as polypropylene (PP) and polybutylene terephthalate (PBT).
  • FIG. 5 is a perspective view showing a schematic structure of the separator 14.
  • Separator 14 has a flat portion 14a parallel to the main surface of battery 12, and a wall portion 14b extending from the end of flat portion 14a in the stacking direction X of battery 12 (the direction indicated by arrow X in FIG. 3). .
  • the flat portion 14a extends along the opposing main surfaces of the two adjacent batteries 12.
  • the planar portion 14a extends between the main surfaces of the adjacent batteries 12 so that the outer cans 18 of the adjacent batteries 12 are insulated from each other. Further, the planar portion 14 a extends between the battery 12 and the end plate 4, whereby the outer can 18 of the battery 12 and the end plate 4 are insulated.
  • the upper surface n, the bottom surface and the side surface of the battery 12 are covered by the wall portion 14b.
  • the short circuit between the adjacent batteries 12 or the battery 12 and the end plate 4 which may be caused by the dew condensation on the surface of the battery 12 or the end plate 4 can be suppressed. That is, the creeping distance between the adjacent batteries 12 or between the battery 12 and the end plate 4 can be secured by the wall portion 14b.
  • the above-described short circuit can be further suppressed by the wall portion 14b covering the upper surface n of the battery 12.
  • the separator 14 holds the battery 12 via the wall portion 14b.
  • the wall portion 14b has a notch 26 at a position corresponding to the output terminal 22 so that the output terminal 22 is exposed to the outside. Moreover, the wall part 14b has the opening part 28 in the position corresponding to the valve part 24 so that the valve part 24 may be exposed outside. At the end portion of the opening portion 28, a surrounding portion 30 that protrudes from the surface of the wall portion 14b toward the cover member 8 is provided. The surrounding portion 30 surrounds the entire circumference of the opening portion 28. Further, the wall portion 14 b has a notch 32 at a position corresponding to the side surface and the bottom surface of the battery 12 so that a part of the side surface and the bottom surface of the battery 12 is exposed.
  • the cooling unit 86 is thermally connected to one side surface of the battery 12 via the second heat transfer member 92, and the first heat transfer member 84 is connected to the bottom surface of the battery 12.
  • the wall portion 14 b is located between the restraining member 6 and the battery 12. Thereby, contact between the restraining member 6 and the battery 12 can be prevented.
  • the separator 14 has a support portion 54 that protrudes toward the cover member 8 and supports the cover member 8 in a state where the battery module 1 is assembled.
  • the support portion 54 is provided on the wall portion 14 b that covers the upper surface n of the battery 12.
  • the support portions 54 are provided at both ends of the notch 26.
  • a pair of support portions 54 arranged in a direction Y (a direction indicated by an arrow Y in FIG. 3) perpendicular to the stacking direction X across the notch 26 defines the installation position of the bus bar.
  • the bus bar is disposed between the pair of support portions 54.
  • the plurality of stacked batteries 12 and the plurality of separators 14 are sandwiched between a pair of end plates 4.
  • the pair of end plates 4 are arranged so as to be adjacent to the outermost battery 12 in the stacking direction X of the batteries 12 via the separator 14.
  • the end plate 4 is made of, for example, a metal plate, and is insulated from the battery 12 by being adjacent to the battery 12 via the separator 14.
  • the main surface of the end plate 4 is provided with a screw hole (not shown) into which the fastening screw 16 is screwed.
  • the pair of restraining members 6 are arranged in a direction Y perpendicular to the stacking direction X of the batteries 12. Between the pair of restraining members 6, an assembly including a plurality of batteries 12, a plurality of separators 14, and a pair of end plates 4 is disposed.
  • the restraining member 6 has a rectangular planar portion 6a parallel to the side surface of the assembly, and a flange portion 6b that protrudes from the end of each side of the planar portion 6a toward the assembly.
  • the restraining member 6 can be formed by, for example, bending each side of a rectangular metal plate.
  • the two flanges 6b facing each other in the stacking direction X of the battery 12 are provided with through holes (not shown) through which the fastening screws 16 are inserted.
  • the flat portion 6a is provided with an opening 6d that exposes the side surface of the aggregate.
  • the opening 6 d is preferably arranged so as not to affect the rigidity of the restraining member 6 with respect to the external force in the stacking direction X of the battery 12 as much as possible. Thereby, weight reduction of the restraint member 6 can be achieved, maintaining the rigidity of the restraint member 6.
  • the restraining member 6 may be provided with a plurality of openings as necessary.
  • the battery stack 2 is assembled as follows, for example. That is, first, a plurality of batteries 12 and a plurality of separators 14 are alternately arranged, and these are sandwiched between a pair of end plates 4 to form an aggregate. And a pair of restraining member 6 is attached to this aggregate. A part of the aggregate enters a space surrounded by the four flanges 6b in each restraining member 6. Further, the respective restraining members 6 are aligned so that the through holes overlap the screw holes of the end plate 4. In this state, the fastening screw 16 is inserted into the through hole and screwed into the screw hole. As a result, the plurality of batteries 12 and the plurality of separators 14 are fastened by the pair of end plates 4 and the pair of restraining members 6.
  • the plurality of batteries 12 are positioned in the stacking direction X by being clamped in the stacking direction X of the batteries 12 by the restraining member 6. Further, the plurality of batteries 12 have bottom surfaces in contact with the lower flange portion 6 b of the restraining member 6 through the separator 14 and upper surfaces of the plurality of batteries 12 in contact with the upper flange portion 6 b of the restraining member 6 through the separator 14. The positioning in the vertical direction is performed. In this state, the bus bar is electrically connected to the output terminal 22 of each battery 12, and the battery stack 2 is obtained.
  • the cover member 8 is also called a top cover, and is disposed so as to cover the surface of the battery stack 2 on which the output terminal 22 of the battery 12 protrudes.
  • the cover member 8 is a plate-like member and has a shape that matches the shape of the upper surface of the battery stack 2. In the present embodiment, the cover member 8 has a rectangular shape.
  • the cover member 8 prevents contact of condensed water, dust, or the like with the output terminal 22 of the battery 12, the bus bar, the valve portion 24, or the like.
  • the cover member 8 is a member that constitutes a part of the outer shell of the battery module 1.
  • the cover member 8 is made of, for example, an insulating resin.
  • cover member 8 examples include thermoplastic resins such as polypropylene (PP) and polybutylene terephthalate (PBT).
  • PP polypropylene
  • PBT polybutylene terephthalate
  • the cover member 8 can be fixed to the upper surface of the battery stack 2 by a known fixing structure (not shown) including screws and a known locking mechanism. Further, the cover member 8 may have a structure in which both end portions are fixed to the battery stack 2 by sandwiching the upper part of the separator 14.
  • the pedestal 82 is a member on which the battery stack 2 is placed.
  • the pedestal 82 is configured by a part of the housing case of the battery stack 2, for example.
  • the pedestal 82 is made of a metal such as iron or aluminum.
  • the pedestal 82 has a positioning mechanism 82 a for the first heat transfer member 84.
  • the positioning mechanism 82a is provided on the surface of the pedestal 82 that faces the battery stack 2.
  • the positioning mechanism 82a includes, for example, positioning printing, protrusions, and recesses.
  • the positioning mechanism 82a may be a fixing structure for fixing the battery stack 2 to the pedestal 82, for example, a screw hole of a fastening screw.
  • the first heat transfer member 84 is a member that contacts the pedestal 82 and the battery stack 2 to transmit heat of the battery stack 2 to the pedestal 82.
  • the first heat transfer member 84 is a sheet-like member having a higher thermal conductivity than air. Moreover, the 1st heat-transfer member 84 has insulation.
  • the first heat transfer member 84 is made of, for example, a resin such as polypropylene (PP) or acrylic.
  • PP polypropylene
  • One main surface of the first heat transfer member 84 is in contact with the surface of the pedestal 82 that faces the battery stack 2. Further, the other main surface of the first heat transfer member 84 abuts on the first surface 2 a facing the pedestal 82 in the battery stack 2. In the present embodiment, the first surface 2 a is the bottom surface of the battery stack 2.
  • the cooling unit 86 cools the battery stack 2 by a cooling mechanism.
  • the cooling unit 86 is thermally connected to the second surface 2 b extending in the direction intersecting the first surface 2 a in the battery stack 2 via the second heat transfer member 92.
  • the second surface 2 b is one side surface of the battery stack 2.
  • the side surface is a side surface extending in the stacking direction X of the batteries 12. Therefore, the side surface of each battery 12 included in the battery stack 2 is thermally connected to the cooling unit 86.
  • the second heat transfer member 92 is a sheet-like member having a higher thermal conductivity than air. Further, the second heat transfer member 92 has insulation and elasticity.
  • the second heat transfer member 92 is elastically deformed according to the shape of the second surface 2b of the battery stack 2 when the battery stack 2 abuts on the cooling unit 86. Therefore, by interposing the second heat transfer member 92 between the cooling unit 86 and the battery stack 2, the contact area between the cooling unit 86 and the battery stack 2 can be increased. It can cool more efficiently.
  • the second heat transfer member 92 contacts the entire second surface 2b.
  • the cooling unit 86 includes a refrigerant pipe 88 and a cooling plate 90 as a cooling mechanism.
  • the refrigerant pipe 88 is a pipe through which the refrigerant circulates, and extends along the second surface 2b of the battery stack 2.
  • the cooling plate 90 is disposed between the refrigerant tube 88 and the battery stack 2.
  • a refrigerant pipe 88 abuts on one main surface of the cooling plate 90.
  • the second surface 2 b of the battery stack 2 is in contact with the other main surface of the cooling plate 90. Heat exchange is performed between the refrigerant flowing through the refrigerant pipe 88 and the battery stack 2 via the cooling plate 90, and the battery stack 2 is cooled.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view schematically showing the battery module according to Embodiment 1.
  • FIG. 6 a cross section extending in a direction Y orthogonal to the stacking direction X of the battery 12 is illustrated.
  • the internal structure of the battery 12 is not shown.
  • the first heat transfer member 84 and the battery stack 2 have the surface direction of the first surface 2 a (the XY direction or the first heat transfer member 84 in the pedestal 82 placed thereon.
  • the center C1 of the first heat transfer member 84 in the surface direction of the surface is disposed on the side farther from the cooling unit 86 than the center C2 of the battery stack 2 in the surface direction of the first surface 2a. Determined. Therefore, the center C1 of the first heat transfer member 84 is the center of the battery stack 2 when viewed from the stacking direction Z of the first heat transfer member 84 and the battery stack 2 (the direction indicated by the arrow Z in FIGS. 2 and 6). It is in a position farther from the cooling plate 90 of the cooling unit 86 than C2.
  • the center C1 of the first heat transfer member 84 has a shape in which the first heat transfer member 84 is projected onto the XY plane (or the surface on which the battery stack 2 and the first heat transfer member 84 are placed on the pedestal 82). Geometric center of gravity.
  • the center C2 of the battery stack 2 is the geometric center of gravity of the shape obtained by projecting the battery stack 2 on the XY plane.
  • the first heat transfer member 84 and the battery stack 2 are both rectangular when viewed from the stacking direction Z. For this reason, the centers C1 and C2 are the intersections of diagonal lines in each rectangle. Further, the center C2 of the battery stack 2 may be defined as follows.
  • the position of the center C2 in the stacking direction X is an intermediate position between the two main surfaces positioned on the outer sides of the two batteries 12 positioned on the outermost side in the stacking direction X.
  • the position in the direction Y perpendicular to the stacking direction X of the center C ⁇ b> 2 is an intermediate position between the two side surfaces of the battery 12.
  • the first heat transfer member 84 when viewed from the stacking direction Z, is on a side farther from the cooling unit 86 of the battery stack 2 than a portion overlapping with a half region located on the cooling unit 86 side of the battery stack 2. The position is determined with respect to the battery stack 2 so that the portion overlapping the half region is larger.
  • a heat conduction suppressing portion 94 is disposed between the pedestal 82 and the first surface 2a of the battery stack 2.
  • the heat conduction suppressing portion 94 is provided at a position adjacent to the first heat transfer member 84. More preferably, the heat conduction suppressing unit 94 is provided closer to the cooling unit 86 than the first heat transfer member 84.
  • the heat conduction suppression unit 94 has a lower thermal conductivity than the first heat transfer member 84.
  • the heat conduction suppressing portion 94 is an air layer.
  • the battery module 1 includes the battery stack 2, the pedestal 82 as the first heat radiating part, the first heat transfer member 84, and the cooling part 86 as the second heat radiating part.
  • the first heat transfer member 84 contacts the pedestal 82 and the first surface 2 a facing the pedestal 82 of the battery stack 2, and transfers the heat of the battery stack 2 to the pedestal 82.
  • the cooling unit 86 is opposed to the second surface 2b extending in the direction intersecting the first surface 2a in the battery stack 2, and is thermally connected to the battery stack 2 via the second heat transfer member 92. The battery stack 2 is cooled.
  • the first heat transfer member 84 and the battery stack 2 are such that the center C1 of the first heat transfer member 84 in the surface direction of the first surface 2a is more than the center C2 of the battery stack 2 in the surface direction of the first surface 2a.
  • the mutual positional relationship is determined so as to be arranged on the side far from the cooling unit 86.
  • the first heat transfer member 84 is unevenly distributed at a position away from the cooling unit 86 in the extending region of the battery stack 2.
  • the heat radiation of the part spaced apart from the cooling part 86 in the battery laminated body 2 can be promoted. Therefore, the temperature deviation of the battery stack 2 due to single-sided cooling can be reduced, and consequently the temperature deviation in each battery 12 can be reduced. Therefore, it is possible to suppress the performance degradation of the battery module 1 due to the temperature deviation of the battery 12.
  • the 1st heat-transfer member 84 is installed in the clearance gap between the battery laminated body 2 and the base 82, the enlargement of the battery module 1 can be suppressed compared with the case where multiple cooling parts 86 are provided. Therefore, according to this Embodiment, the battery laminated body 2 can be cooled more uniformly, avoiding the enlargement of the battery module 1.
  • FIG. 1st heat-transfer member 84 is installed in the clearance gap between the battery laminated body 2 and the base 82, the enlargement of the battery module 1 can be suppressed compared with the case where multiple cooling parts 86 are provided. Therefore, according to this Embodiment, the battery laminated body 2 can be cooled more uniformly, avoiding the enlargement of the battery module 1.
  • the pedestal 82 has a positioning mechanism 82 a for the first heat transfer member 84. Thereby, uniform cooling of the battery stack 2 can be more reliably realized. Moreover, the assembly property of the battery module 1 can be improved. Further, between the base 82 and the first surface 2a, a heat conduction suppressing portion 94 is interposed at a position adjacent to the first heat transfer member 84. Thereby, uniform cooling of the battery stack 2 can be more reliably realized.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view schematically showing the battery module according to the second embodiment.
  • FIG. 7 illustrates a cross section extending in a direction Y orthogonal to the stacking direction X of the batteries 12. Further, in FIG. 7, illustration of the internal structure of the battery 12 is omitted.
  • the battery module 201 includes a cooling unit 86 as a first heat radiating unit, a first heat transfer member 284, and a pedestal 82 as a second heat radiating unit.
  • the first heat transfer member 284 is in contact with the cooling unit 86 and the battery stack 2 to transmit the heat of the battery stack 2 to the cooling unit 86, in other words, the battery stack 2 and the cooling unit 86. It is a member that mediates heat exchange between the two.
  • the first heat transfer member 284 has a sheet shape and has the same physical properties as the first heat transfer member 84.
  • first heat transfer member 284 comes into contact with the surface of the cooling unit 86 facing the battery stack 2. Further, the other main surface of the first heat transfer member 284 is in contact with the first surface 202 a facing the cooling portion 86 in the battery stack 2.
  • first surface 202 a is one side surface of the battery stack 2.
  • the side surface is a side surface extending in the stacking direction X of the batteries 12. Accordingly, the first heat transfer member 284 contacts the side surface of each battery 12 included in the battery stack 2.
  • the pedestal 82 faces the second surface 202b extending in the direction intersecting the first surface 202a in the battery stack 2, and is thermally connected to the second surface 202b via the second heat transfer member 292.
  • the second surface 202 b is the bottom surface of the battery stack 2.
  • the second heat transfer member 292 has a sheet shape and has the same physical properties as the second heat transfer member 92.
  • the cooling unit 86 includes a refrigerant pipe 88 and a cooling plate 90 as a cooling mechanism.
  • the refrigerant pipe 88 extends along the first surface 202a of the battery stack 2.
  • the cooling plate 90 is disposed between the refrigerant tube 88 and the battery stack 2.
  • a refrigerant pipe 88 abuts on one main surface of the cooling plate 90.
  • the first heat transfer member 284 is in contact with the other main surface of the cooling plate 90. Through the cooling plate 90 and the first heat transfer member 284, heat exchange is performed between the refrigerant flowing through the refrigerant pipe 88 and the battery stack 2, and the battery stack 2 is cooled.
  • the cooling unit 86 only needs to be able to cool each battery 12 included in the battery stack 2, and can also be configured by the restraining member 6.
  • the first heat transfer member 284 is disposed between the restraining member 6 and the plurality of batteries 12.
  • the first heat transfer member 284 and the battery stack 2 are configured such that the center C1 of the first heat transfer member 284 in the surface direction of the first surface 202a (XZ direction or the surface direction of the cooling plate 90) is the first surface 202a.
  • the mutual positional relationship is determined so as to be arranged on the side farther from the pedestal 82 than the center C2 of the battery stack 2 in the plane direction. Therefore, when viewed from the direction in which the first heat transfer member 284 and the battery stack 2 are stacked (direction Y orthogonal to the stacking direction X), the center C1 of the first heat transfer member 284 is the battery stack 2.
  • the center C2 is located farther from the pedestal 82 than the center C2.
  • the center C1 of the first heat transfer member 284 is the geometric center of gravity of the shape obtained by projecting the first heat transfer member 284 onto the XZ plane (or the surface including the extending direction of the cooling plate 90).
  • the center C2 of the battery stack 2 is the geometric center of gravity of the shape of the battery stack 2 projected onto the XZ plane.
  • the first heat transfer member 284 and the battery stack 2 are both rectangular when viewed from the direction Y orthogonal to the stacking direction X. For this reason, the centers C1 and C2 are the intersections of diagonal lines in each rectangle. Further, the center C2 of the battery stack 2 may be defined as follows.
  • the position of the center C2 in the stacking direction X is an intermediate position between the two main surfaces positioned on the outer sides of the two batteries 12 positioned on the outermost side in the stacking direction X.
  • the position of the center C2 in the stacking direction Z is an intermediate position between the upper surface n and the bottom surface of the battery 12.
  • the first heat transfer member 284 has the pedestal of the battery stack 2 rather than the portion overlapping the half region located on the pedestal 82 side of the battery stack 2 when viewed from the direction Y orthogonal to the stacking direction X.
  • the position is determined with respect to the battery stack 2 so that the portion overlapping the half region located on the side far from 82 is larger.
  • the heat conduction suppression part 294 is arrange
  • the heat conduction suppressing unit 294 is provided at a position adjacent to the first heat transfer member 284. More preferably, the heat conduction suppressing portion 294 is provided on the side closer to the pedestal 82 than the first heat transfer member 284.
  • the heat conduction suppression unit 294 has a lower thermal conductivity than the first heat transfer member 284. In the present embodiment, heat conduction suppressing portion 294 is an air layer.
  • the same effects as those of the first embodiment can be obtained. That is, the region near the pedestal 82 in the battery stack 2 is more easily radiated through the pedestal 82 than the region far from the pedestal 82.
  • the first heat transfer member 284 is unevenly distributed at a position away from the pedestal 82, thereby radiating heat from a portion of the battery stack 2 away from the pedestal 82. Therefore, the battery stack 2 can be cooled more uniformly.
  • the present invention is not limited to the above-described embodiments, and the embodiments can be combined or further modified such as various design changes based on the knowledge of those skilled in the art. Embodiments that are combined or further modified are also included in the scope of the present invention. A combination of the above-described embodiments and a new embodiment generated by adding a modification to each of the above-described embodiments have the effects of the combined embodiment and the modification.
  • the battery 12 is a rectangular battery, but the shape of the battery 12 is not particularly limited, and may be a cylindrical shape or the like. Further, the number of the batteries 12 included in the battery stack 2 is not particularly limited.
  • the outer can 18 may be covered with an insulating sheet such as a shrink tube. By covering the surface of the outer can 18 with an insulating sheet, a short circuit between adjacent batteries 12 or between the battery 12 and the end plate 4 can be suppressed.
  • the structure of the cooling unit 86 is not particularly limited, and may be, for example, a cooling plate having a passage through which a refrigerant flows, that is, a structure in which the refrigerant pipe 88 and the cooling plate 90 are integrated.
  • a cooling plate can be formed by extrusion molding or the like.
  • the cooling unit 86 as the second heat radiating unit in the first embodiment and the pedestal 82 as the second heat radiating unit in the second embodiment are not attached to the battery stack 2 without the second heat transfer members 92 and 292. It may be thermally connected to the battery stack 2 by directly abutting.
  • both the first heat transfer member 84 of the first embodiment and the first heat transfer member 284 of the second embodiment may be provided in the battery module.
  • the first heat transfer member 84 is unevenly distributed between the pedestal 82 and the battery stack 2 at a position away from the cooling unit 86, and at a position away from the pedestal 82 between the cooling unit 86 and battery stack 2.
  • the first heat transfer member 284 may be unevenly distributed.
  • This structure is the structure in which the second heat transfer member 92 is disposed at a position away from the pedestal 82 between the cooling unit 86 and the battery stack 2 in Embodiment 1, and functions as the first heat transfer member 284. It corresponds to.
  • the second heat transfer member 292 is located between the pedestal 82 and the battery stack 2 at a position away from the cooling unit 86, and corresponds to a structure that functions as the first heat transfer member 84. To do.
  • the first heat transfer member 84 is unevenly distributed at a position away from the cooling unit 86, and the first heat transfer member 284 is unevenly distributed at a position away from the pedestal 82, so that the first heat transfer member 84 is unevenly distributed from the corner portion of the battery stack 2. It is possible to promote heat dissipation in the separated part. Therefore, the battery stack 2 can be cooled more uniformly.

Abstract

電池モジュール（１）は、積層された複数の電池を有する電池積層体（２）と、電池積層体（２）の第１面（２ａ）と対向する第１放熱部と、第１放熱部及び第１面（２ａ）に当接し、電池積層体（２）の熱を第１放熱部に伝達する第１伝熱部材（８４）と、電池積層体（２）における第１面（２ａ）と交わる方向に延在する第２面（２ｂ）と対向し、第２面（２ｂ）と直に接するか、第２伝熱部材（９２）を介して熱的に接続される第２放熱部とを備える。第１伝熱部材（８４）と電池積層体（２）とは、第１面（２ａ）の面方向における第１伝熱部材（８４）の中心Ｃ１が、第１面（２ａ）の面方向における電池積層体（２）の中心Ｃ２よりも第２放熱部から遠い側に配置されるよう互いの位置関係が定められる。

Description

電池モジュール
　本発明は、電池モジュールに関する。
　例えば車両用等の、高い出力電圧が要求される電源として、複数個の電池が直列接続された電池積層体を有する電池モジュールが知られている。このような電池モジュールに関して、特許文献１には、電池積層体の表面に冷媒を流動させた冷却プレートを当接させて、電池積層体を冷却する構造を有する電池モジュールが開示されている。
特開２０１１－１７１０２９号公報
　上述の電池モジュールでは、電池積層体の片面に冷却プレートを当接させていた。このため、電池積層体を均一に冷却することが困難であった。電池積層体を均一に冷却する方法としては、冷却プレートを電池積層体の複数の面に当接させることが考えられる。しかしながら、この場合には、電池モジュールが大型化してしまう。
　本発明はこうした状況に鑑みてなされたものであり、その目的は、電池モジュールの大型化を回避しながら電池積層体をより均一に冷却するための技術を提供することにある。
　本発明のある態様は、電池モジュールである。当該電池モジュールは、積層された複数の電池を有する電池積層体と、電池積層体の第１面と対向する第１放熱部と、第１放熱部及び第１面に当接し、電池積層体の熱を第１放熱部に伝達する第１伝熱部材と、電池積層体における第１面と交わる方向に延在する第２面と対向し、第２面と直に接するか、第２伝熱部材を介して熱的に接続される第２放熱部とを備える。第１伝熱部材と電池積層体とは、第１面の面方向における第１伝熱部材の中心が、第１面の面方向における電池積層体の中心よりも第２放熱部から遠い側に配置されるよう互いの位置関係が定められる。
　本発明によれば、電池モジュールの大型化を回避しながら電池積層体をより均一に冷却することができる。
実施の形態１に係る電池モジュールの概略構造を示す斜視図である。 実施の形態１に係る電池モジュールの概略構造を示す分解斜視図である。 電池モジュールが備える電池積層体の概略構造を示す斜視図である。 電池の概略構造を示す斜視図である。 セパレータの概略構造を示す斜視図である。 実施の形態１に係る電池モジュールを模式的に示す断面図である。 実施の形態２に係る電池モジュールを模式的に示す断面図である。
　以下、本発明を好適な実施の形態をもとに図面を参照しながら説明する。実施の形態は、発明を限定するものではなく例示であって、実施の形態に記述されるすべての特徴やその組み合わせは、必ずしも発明の本質的なものであるとは限らない。各図面に示される同一または同等の構成要素、部材、処理には、同一の符号を付するものとし、適宜重複した説明は省略する。また、各図に示す各部の縮尺や形状は、説明を容易にするために便宜的に設定されており、特に言及がない限り限定的に解釈されるものではない。また、同一の部材であっても、各図面間で縮尺等が若干相違する場合もあり得る。また、本明細書または請求項中に用いられる「第１」、「第２」等の用語は、いかなる順序や重要度を表すものでもなく、ある構成と他の構成とを区別するためのものである。
（実施の形態１）
　本実施の形態に係る電池モジュールの概要は次の通りである。すなわち、本実施の形態に係る電池モジュールは、電池積層体と、電池積層体の第１面と対向する第１放熱部と、第１放熱部及び第１面に当接し、電池積層体の熱を第１放熱部に伝達する第１伝熱部材と、電池積層体における第１面と交わる方向に延在する第２面と対向し、第２面と直に接するか、第２伝熱部材を介して熱的に接続される第２放熱部とを備える。そして、第１伝熱部材と電池積層体とは、第１面の面方向における第１伝熱部材の中心が、第１面の面方向における電池積層体の中心よりも第２放熱部から遠い側に配置されるよう互いの位置関係が定められる。また、本実施の形態において、第１放熱部は、電池積層体が載置される台座であり、第２放熱部は、冷却機構により電池積層体を冷却する冷却部である。
　図１は、実施の形態１に係る電池モジュールの概略構造を示す斜視図である。図２は、実施の形態１に係る電池モジュールの概略構造を示す分解斜視図である。なお、図１及び図２では、拘束部材６の開口部６ｄの図示を省略している。また、台座８２及び冷却部８６は、一部のみを図示している。
　電池モジュール１は、電池積層体２と、カバー部材８と、第１放熱部としての台座８２と、第１伝熱部材８４と、第２放熱部としての冷却部８６とを備える。
　電池積層体２は、複数の電池が積層された構造を有する。図３は、電池モジュールが備える電池積層体の概略構造を示す斜視図である。電池積層体２は、複数の電池１２と、複数のセパレータ１４と、一対のエンドプレート４と、一対の拘束部材６とを有する。本実施の形態では、一例として８個の電池１２がバスバー（図示せず）により直列に接続されて、電池積層体２が形成されている。
　各電池１２は、例えば、リチウムイオン電池、ニッケル－水素電池、ニッケル－カドミウム電池等の充電可能な二次電池である。電池１２は、いわゆる角形電池である。複数の電池１２は、隣り合う電池１２の主表面同士が対向するようにして所定の間隔で積層される。なお、「積層」は、任意の１方向に複数の部材を並べることを意味する。したがって、電池１２の積層には、複数の電池１２を水平方向に並べることも含まれる。
　図４は、電池１２の概略構造を示す斜視図である。電池１２は、扁平な直方体形状の外装缶１８を有する。外装缶１８の一面には略長方形状の開口が設けられ、この開口を介して外装缶１８に電極体や電解液等が収容される。外装缶１８の開口には、開口を閉塞して外装缶１８の内部を封止する封口板２０が設けられる。封口板２０には、長手方向の一端寄りに正極の出力端子２２（正極端子２２ａ）が設けられ、他端寄りに負極の出力端子２２（負極端子２２ｂ）が設けられる。以下では、出力端子の極性を区別する必要がない場合、正極端子２２ａと負極端子２２ｂとをまとめて出力端子２２と称する。
　封口板２０と出力端子２２とで封口体が構成される。外装缶１８及び封口板２０は、金属で形成される。典型的には、外装缶１８及び封口板２０は、アルミニウムやアルミニウム合金等で形成される。出力端子２２は、導電性を有する金属で形成される。
　本実施の形態では、封口体が設けられる側を電池１２の上面ｎ、反対側を電池１２の底面とする。また、電池１２は、上面ｎ及び底面をつなぐ２つの主表面を有する。この主表面は、電池１２が有する６つの面のうち面積の最も大きい面である。上面ｎ、底面及び２つの主表面を除いた残り２つの面は、電池１２の側面とする。また、電池１２の上面ｎ側を電池積層体２の上面とし、電池１２の底面側を電池積層体２の底面とする。また、電池積層体２の上面と底面とをつなぐ面を電池積層体２の側面とする。電池積層体２は、略矩形状であり、４つの側面を有する。
　電池１２は、電池１２内部で発生したガスを放出するための弁部２４を表面に有する。本実施の形態では、電池１２は、カバー部材８と対向する上面ｎに弁部２４を有する。弁部２４は、封口板２０における一対の出力端子２２の間に設けられる。より具体的には、弁部２４は、封口板２０の長手方向の略中央に配置される。弁部２４は、外装缶１８の内圧が所定値以上に上昇した際に開弁して、内部のガスを放出できるように構成される。弁部２４は、安全弁あるいはベント部とも呼ばれる。
　図３に示すように、複数の電池１２は、隣り合う電池１２の主表面同士が対向し、且つ出力端子２２が同じ方向（ここでは便宜上、鉛直方向上方とする）を向くように配置される。また、隣接する２つの電池１２は、一方の正極端子２２ａと他方の負極端子２２ｂとが隣り合うように配列される。隣り合う正極端子２２ａと負極端子２２ｂとは、バスバーを介して電気的に直列に接続される。バスバーは、例えば帯状の金属板である。バスバーの一端側は一方の電池１２の正極端子２２ａに、バスバーの他端側は他方の電池１２の負極端子２２ｂに電気的に接続される。なお、隣接する２つの電池１２は、一方の正極端子２２ａと他方の正極端子２２ａとが隣り合うように配列されてもよい。例えば、隣接する２つの電池１２を並列に接続する場合には、同じ極性の出力端子２２が隣接するように電池１２が配列される。
　セパレータ１４は、絶縁スペーサとも呼ばれ、例えば絶縁性を有する樹脂からなる。セパレータ１４は、隣接する２つの電池１２の間に配置されて、当該２つの電池１２間を電気的に絶縁する。また、セパレータ１４は、電池１２とエンドプレート４との間に配置されて、電池１２とエンドプレート４との間を絶縁する。セパレータ１４を構成する樹脂としては、ポリプロピレン（ＰＰ）やポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）等の熱可塑性樹脂が例示される。
　図５は、セパレータ１４の概略構造を示す斜視図である。セパレータ１４は、電池１２の主表面に平行な平面部１４ａと、平面部１４ａの端部から電池１２の積層方向Ｘ（図３における矢印Ｘで示す方向）に延在する壁部１４ｂとを有する。平面部１４ａは、隣接する２つの電池１２の対向する主表面に沿って延在する。平面部１４ａが隣り合う電池１２の主表面間に延在することで、隣り合う電池１２の外装缶１８同士が絶縁される。また、平面部１４ａが電池１２とエンドプレート４との間に延在することで、電池１２の外装缶１８とエンドプレート４とが絶縁される。
　また、壁部１４ｂによって、電池１２の上面ｎ、底面及び側面が覆われる。これにより、電池１２又はエンドプレート４の表面での結露等が原因で生じ得る、隣り合う電池１２間あるいは電池１２とエンドプレート４との間の短絡を抑制することができる。すなわち、壁部１４ｂによって、隣り合う電池１２間あるいは電池１２とエンドプレート４との間の沿面距離を確保することができる。特に、壁部１４ｂが電池１２の上面ｎを覆うことで、上述した短絡をより抑制することができる。本実施の形態では、隣り合う２つのセパレータ１４における一方の壁部１４ｂの先端が他方の壁部１４ｂの先端に当接する。したがって、電池１２は、平面部１４ａと壁部１４ｂとで形成される空間に収容される。本実施の形態において、セパレータ１４は、壁部１４ｂを介して電池１２を保持している。
　壁部１４ｂは、出力端子２２に対応する位置に、出力端子２２が外部に露出するよう切り欠き２６を有する。また、壁部１４ｂは、弁部２４に対応する位置に、弁部２４が外部に露出するよう開口部２８を有する。開口部２８の端部には、壁部１４ｂの表面からカバー部材８の側に突出する囲繞部３０が設けられる。囲繞部３０は、開口部２８の全周を囲う。また、壁部１４ｂは、電池１２の側面及び底面に対応する位置に、電池１２の側面及び底面の一部が露出するように切り欠き３２を有する。後述のように、電池１２の一方の側面には冷却部８６が第２伝熱部材９２を介して熱的に接続され、電池１２の底面には第１伝熱部材８４が接続される。電池モジュール１が組み立てられた状態で、壁部１４ｂは、拘束部材６と電池１２の間に位置する。これにより、拘束部材６と電池１２の接触を防止することができる。
　また、セパレータ１４は、電池モジュール１が組み立てられた状態で、カバー部材８側に突出してカバー部材８を支持する支持部５４を有する。支持部５４は、電池１２の上面ｎを覆う壁部１４ｂに設けられる。本実施の形態では、支持部５４は切り欠き２６の両端部に設けられている。切り欠き２６を挟んで積層方向Ｘに対して直交する方向Ｙ（図３における矢印Ｙで示す方向）に並ぶ一対の支持部５４は、バスバーの設置位置を規定している。バスバーは、一対の支持部５４の間に配置される。
　図３に示すように、積層された複数の電池１２及び複数のセパレータ１４は、一対のエンドプレート４で挟まれる。一対のエンドプレート４は、電池１２の積層方向Ｘにおける最外側の電池１２と、セパレータ１４を介して隣り合うように配置される。エンドプレート４は、例えば金属板からなり、セパレータ１４を介して電池１２と隣り合うことで、電池１２に対して絶縁される。エンドプレート４の主表面には、締結ねじ１６が螺合するねじ穴（図示せず）が設けられる。
　一対の拘束部材６は、電池１２の積層方向Ｘに対して垂直な方向Ｙに配列される。一対の拘束部材６の間には、複数の電池１２、複数のセパレータ１４及び一対のエンドプレート４からなる集合体が配置される。拘束部材６は、集合体の側面に平行な矩形状の平面部６ａと、平面部６ａの各辺の端部から集合体側に突出する庇部６ｂとを有する。拘束部材６は、例えば矩形状の金属板の各辺に折り曲げ加工を施すことで形成することができる。電池１２の積層方向Ｘにおいて対向する２つの庇部６ｂには、締結ねじ１６が挿通される貫通孔（図示せず）が設けられる。平面部６ａには、集合体の側面を露出させる開口部６ｄが設けられる。開口部６ｄは、電池１２の積層方向Ｘの外力に対する拘束部材６の剛性に極力影響しないよう配置されることが好ましい。これにより、拘束部材６の剛性を維持しながら、拘束部材６の軽量化を図ることができる。なお、拘束部材６には、必要に応じて複数の開口部を設けてもよい。
　電池積層体２は、例えば以下のようにして組み立てられる。すなわち、まず複数の電池１２と複数のセパレータ１４とが交互に配列され、これらが一対のエンドプレート４で挟まれて集合体が形成される。そして、この集合体に、一対の拘束部材６が取り付けられる。集合体の一部は、各拘束部材６における４つの庇部６ｂで囲まれる空間に進入する。また、各拘束部材６は、貫通孔がエンドプレート４のねじ穴と重なるように位置合わせされる。この状態で、締結ねじ１６が貫通孔に挿通され、またねじ穴に螺合される。この結果、複数の電池１２と複数のセパレータ１４とが一対のエンドプレート４と一対の拘束部材６とによって締結される。
　複数の電池１２は、拘束部材６によって電池１２の積層方向Ｘに締め付けられることで、積層方向Ｘの位置決めがなされる。また、複数の電池１２は、底面がセパレータ１４を介して拘束部材６の下側の庇部６ｂに当接し、上面がセパレータ１４を介して拘束部材６の上側の庇部６ｂに当接することで、上下方向の位置決めがなされる。この状態で、各電池１２の出力端子２２にバスバーが電気的に接続されて、電池積層体２が得られる。
　図１及び図２に示すように、カバー部材８は、トップカバーとも呼ばれ、電池積層体２における電池１２の出力端子２２が突出する側の表面を覆うように配置される。カバー部材８は、板状の部材であり、電池積層体２の上面の形状に合わせた形状を有する。本実施の形態では、カバー部材８は矩形状である。カバー部材８により、電池１２の出力端子２２、バスバー、弁部２４等への結露水や塵埃等の接触が防止される。また、カバー部材８は、電池モジュール１の外郭の一部を構成する部材である。カバー部材８は、例えば絶縁性を有する樹脂からなる。カバー部材８を構成する樹脂としては、ポリプロピレン（ＰＰ）やポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）等の熱可塑性樹脂が例示される。カバー部材８は、ネジや周知の係止機構を含む周知の固定構造（図示せず）により、電池積層体２の上面に固定することができる。また、カバー部材８は、両端部がセパレータ１４の上部を挟み込むことで電池積層体２に固定される構造であってもよい。
　台座８２は、電池積層体２が載置される部材である。台座８２は、例えば電池積層体２の収容ケースの一部で構成される。台座８２は、例えば鉄、アルミニウム等の金属からなる。台座８２は、第１伝熱部材８４の位置決め機構８２ａを有する。位置決め機構８２ａは、台座８２における電池積層体２と対向する面に設けられる。位置決め機構８２ａは、例えば、位置決め用の印刷や突起部、凹部等からなる。位置決め機構８２ａは、電池積層体２を台座８２に固定するための固定構造、例えば、締結ねじのねじ穴等であってもよい。
　第１伝熱部材８４は、台座８２及び電池積層体２に当接して、電池積層体２の熱を台座８２に伝達するための部材である。第１伝熱部材８４は、シート状であり、空気よりも熱伝導率が高い部材である。また、第１伝熱部材８４は、絶縁性を有する。第１伝熱部材８４は、例えばポリプロピレン（ＰＰ）やアクリル等の樹脂からなる。第１伝熱部材８４の一方の主表面は、台座８２における電池積層体２と対向する面に当接する。また、第１伝熱部材８４の他方の主表面は、電池積層体２における台座８２と対向する第１面２ａに当接する。本実施の形態では、第１面２ａは電池積層体２の底面である。
　冷却部８６は、冷却機構により電池積層体２を冷却する。冷却部８６は、電池積層体２における第１面２ａと交わる方向に延在する第２面２ｂに、第２伝熱部材９２を介して熱的に接続される。本実施の形態では、第２面２ｂは、電池積層体２の１つの側面である。当該側面は、電池１２の積層方向Ｘに延在する側面である。したがって、電池積層体２に含まれる各電池１２の側面が、冷却部８６に熱的に接続される。第２伝熱部材９２は、シート状であり、空気よりも熱伝導率が高い部材である。また、第２伝熱部材９２は、絶縁性及び弾性を有する。第２伝熱部材９２は、冷却部８６に電池積層体２が当接する際に、電池積層体２の第２面２ｂの形状に合わせて弾性変形する。したがって、冷却部８６と電池積層体２との間に第２伝熱部材９２を介在させることで、冷却部８６と電池積層体２との接触面積を増加させることができ、電池積層体２をより効率よく冷却することができる。好ましくは、第２伝熱部材９２は第２面２ｂの全体に当接する。
　冷却部８６は、冷却機構として冷媒管８８と冷却プレート９０とを有する。冷媒管８８は、冷媒が内部を流通する管であり、電池積層体２の第２面２ｂに沿って延在する。冷却プレート９０は、冷媒管８８と電池積層体２との間に配置される。冷却プレート９０の一方の主表面には、冷媒管８８が当接する。冷却プレート９０の他方の主表面には、電池積層体２の第２面２ｂが当接する。冷却プレート９０を介して、冷媒管８８を流通する冷媒と電池積層体２との間で熱交換が行われ、電池積層体２が冷却される。
　続いて、電池積層体２、第１伝熱部材８４及び冷却部８６の位置関係について説明する。図６は、実施の形態１に係る電池モジュールを模式的に示す断面図である。図６では、電池１２の積層方向Ｘに対して直交する方向Ｙに延在する断面を図示している。また、図６では、電池１２の内部構造の図示を省略している。図２及び図６に示すように、第１伝熱部材８４と電池積層体２とは、第１面２ａの面方向（ＸＹ方向、あるいは台座８２における第１伝熱部材８４が載置される面の面方向）における第１伝熱部材８４の中心Ｃ１が、第１面２ａの面方向における電池積層体２の中心Ｃ２よりも冷却部８６から遠い側に配置されるよう互いの位置関係が定められる。したがって、第１伝熱部材８４と電池積層体２の積層方向Ｚ（図２，６における矢印Ｚで示す方向）から見て、第１伝熱部材８４の中心Ｃ１は、電池積層体２の中心Ｃ２よりも冷却部８６の冷却プレート９０から離間した位置にある。
　例えば、第１伝熱部材８４の中心Ｃ１は、第１伝熱部材８４をＸＹ平面（あるいは台座８２における電池積層体２及び第１伝熱部材８４が載置される面）に投影した形状の幾何学的重心である。同様に、電池積層体２の中心Ｃ２は、電池積層体２をＸＹ平面に投影した形状の幾何学的重心である。本実施の形態では、第１伝熱部材８４及び電池積層体２は、積層方向Ｚから見た形状がともに長方形である。このため、中心Ｃ１，Ｃ２は、各長方形における対角線の交点である。また、電池積層体２の中心Ｃ２は、次のように定義されてもよい。すなわち、中心Ｃ２の積層方向Ｘの位置は、積層方向Ｘの最も外側に位置する２つの電池１２における、それぞれの外側に位置する２つの主表面の中間位置である。中心Ｃ２の積層方向Ｘに直交する方向Ｙの位置は、電池１２の２つの側面の中間位置である。
　あるいは、第１伝熱部材８４は、積層方向Ｚから見て、電池積層体２の冷却部８６側に位置する半分の領域と重なる部分よりも、電池積層体２の冷却部８６から遠い側に位置する半分の領域と重なる部分の方が大きくなるように、電池積層体２に対して位置が定められる。
　台座８２と電池積層体２の第１面２ａとの間には、熱伝導抑制部９４が配置される。熱伝導抑制部９４は、第１伝熱部材８４に隣接する位置に設けられる。より好ましくは、熱伝導抑制部９４は、第１伝熱部材８４よりも冷却部８６に近い側に設けられる。熱伝導抑制部９４は、第１伝熱部材８４よりも熱伝導率が低い。本実施の形態では、熱伝導抑制部９４は、空気層である。
　以上説明したように、本実施の形態に係る電池モジュール１は、電池積層体２と、第１放熱部としての台座８２と、第１伝熱部材８４と、第２放熱部としての冷却部８６とを備える。第１伝熱部材８４は、台座８２と、電池積層体２の台座８２と対向する第１面２ａに当接して、電池積層体２の熱を台座８２に伝達する。冷却部８６は、電池積層体２における第１面２ａと交わる方向に延在する第２面２ｂと対向し、第２伝熱部材９２を介して電池積層体２に熱的に接続されて、電池積層体２を冷却する。第１伝熱部材８４と電池積層体２とは、第１面２ａの面方向における第１伝熱部材８４の中心Ｃ１が、第１面２ａの面方向における電池積層体２の中心Ｃ２よりも冷却部８６から遠い側に配置されるよう互いの位置関係が定められる。
　すなわち、第１伝熱部材８４は、電池積層体２の延在領域の中で、冷却部８６から離れた位置に偏在する。これにより、第１伝熱部材８４を設けない場合に比べて、電池積層体２における冷却部８６から離間した部分の放熱を促すことができる。よって、片面冷却に起因する電池積層体２の温度偏差を小さくすることができ、ひいては各電池１２における温度偏差を小さくすることができる。したがって、電池１２の温度偏差に起因する電池モジュール１の性能低下を抑制することができる。また、第１伝熱部材８４は電池積層体２と台座８２との隙間に設置されるため、冷却部８６を複数設ける場合に比べて電池モジュール１の大型化を抑制することができる。したがって、本実施の形態によれば、電池モジュール１の大型化を回避しながら電池積層体２をより均一に冷却することができる。
　また、台座８２は、第１伝熱部材８４の位置決め機構８２ａを有する。これにより、電池積層体２の均一な冷却をより確実に実現することができる。また、電池モジュール１の組立性を高めることができる。また、台座８２と第１面２ａとの間には、第１伝熱部材８４に隣接する位置で熱伝導抑制部９４が介在する。これにより、電池積層体２の均一な冷却をより確実に実現することができる。
（実施の形態２）
　本実施の形態に係る電池モジュールは、第１放熱部が冷却部であり、第２放熱部が台座である点を除き、実施の形態１と共通の構成を有する。以下、本実施の形態に係る電池モジュールについて実施の形態１と異なる構成を中心に説明し、共通する構成については簡単に説明するか、あるいは説明を省略する。図７は、実施の形態２に係る電池モジュールを模式的に示す断面図である。図７では、電池１２の積層方向Ｘに対して直交する方向Ｙに延在する断面を図示している。また、図７では、電池１２の内部構造の図示を省略している。
　本実施の形態に係る電池モジュール２０１は、第１放熱部としての冷却部８６と、第１伝熱部材２８４と、第２放熱部としての台座８２とを備える。第１伝熱部材２８４は、冷却部８６及び電池積層体２に当接して、電池積層体２の熱を冷却部８６に伝達するための部材、言い換えれば、電池積層体２と冷却部８６との間の熱交換を媒介する部材である。第１伝熱部材２８４は、シート状であり、第１伝熱部材８４と同一の物性を有する。
　第１伝熱部材２８４の一方の主表面は、冷却部８６における電池積層体２と対向する面に当接する。また、第１伝熱部材２８４の他方の主表面は、電池積層体２における冷却部８６と対向する第１面２０２ａに当接する。本実施の形態では、第１面２０２ａは電池積層体２の１つの側面である。当該側面は、電池１２の積層方向Ｘに延在する側面である。したがって、第１伝熱部材２８４は、電池積層体２に含まれる各電池１２の側面に当接する。
　台座８２は、電池積層体２における第１面２０２ａと交わる方向に延在する第２面２０２ｂと対向し、第２面２０２ｂに第２伝熱部材２９２を介して熱的に接続される。本実施の形態では、第２面２０２ｂは、電池積層体２の底面である。第２伝熱部材２９２は、シート状であり、第２伝熱部材９２と同一の物性を有する。
　冷却部８６は、冷却機構として冷媒管８８と冷却プレート９０とを有する。冷媒管８８は、電池積層体２の第１面２０２ａに沿って延在する。冷却プレート９０は、冷媒管８８と電池積層体２との間に配置される。冷却プレート９０の一方の主表面には、冷媒管８８が当接する。冷却プレート９０の他方の主表面には、第１伝熱部材２８４が当接する。冷却プレート９０及び第１伝熱部材２８４を介して、冷媒管８８を流通する冷媒と電池積層体２との間で熱交換が行われ、電池積層体２が冷却される。なお、冷却部８６は、電池積層体２に含まれる各電池１２を冷却できればよく、拘束部材６で構成することもできる。この構成の場合、拘束部材６と複数の電池１２との間に第１伝熱部材２８４が配置される。
　第１伝熱部材２８４と電池積層体２とは、第１面２０２ａの面方向（ＸＺ方向、あるいは冷却プレート９０の面方向）における第１伝熱部材２８４の中心Ｃ１が、第１面２０２ａの面方向における電池積層体２の中心Ｃ２よりも台座８２から遠い側に配置されるように互いの位置関係が定められる。したがって、第１伝熱部材２８４と電池積層体２とが積層される方向（積層方向Ｘに対して直交する方向Ｙ）から見て、第１伝熱部材２８４の中心Ｃ１は、電池積層体２の中心Ｃ２よりも台座８２から離間した位置にある。
　例えば、第１伝熱部材２８４の中心Ｃ１は、第１伝熱部材２８４をＸＺ平面（あるいは冷却プレート９０の延在方向が含まれる面）に投影した形状の幾何学的重心である。同様に、電池積層体２の中心Ｃ２は、電池積層体２をＸＺ平面に投影した形状の幾何学的重心である。本実施の形態では、第１伝熱部材２８４及び電池積層体２は、積層方向Ｘに対して直交する方向Ｙから見た形状がともに長方形である。このため、中心Ｃ１，Ｃ２は、各長方形における対角線の交点である。また、電池積層体２の中心Ｃ２は、次のように定義されてもよい。すなわち、中心Ｃ２の積層方向Ｘの位置は、積層方向Ｘの最も外側に位置する２つの電池１２における、それぞれの外側に位置する２つの主表面の中間位置である。中心Ｃ２の積層方向Ｚの位置は、電池１２の上面ｎと底面との中間位置である。
　あるいは、第１伝熱部材２８４は、積層方向Ｘに対して直交する方向Ｙから見て、電池積層体２の台座８２側に位置する半分の領域と重なる部分よりも、電池積層体２の台座８２から遠い側に位置する半分の領域と重なる部分の方が大きくなるように、電池積層体２に対して位置が定められる。
　冷却部８６と電池積層体２の第１面２０２ａとの間には、熱伝導抑制部２９４が配置される。熱伝導抑制部２９４は、第１伝熱部材２８４に隣接する位置に設けられる。より好ましくは、熱伝導抑制部２９４は、第１伝熱部材２８４よりも台座８２に近い側に設けられる。熱伝導抑制部２９４は、第１伝熱部材２８４よりも熱伝導率が低い。本実施の形態では、熱伝導抑制部２９４は、空気層である。
　本実施の形態に係る電池モジュール２０１によっても、実施の形態１と同様の効果を奏することができる。すなわち、電池積層体２における台座８２に近い領域は、台座８２から遠い領域に比べて、台座８２を介して放熱されやすい。これに対し、第１伝熱部材２８４を台座８２から離れた位置に偏在させることで、電池積層体２における台座８２から離間した部分の放熱を促すことができる。よって、電池積層体２をより均一に冷却することができる。
　本発明は、上述した各実施の形態に限定されるものではなく、各実施の形態を組み合わせたり、当業者の知識に基づいて各種の設計変更などのさらなる変形を加えたりすることも可能であり、そのように組み合わせられ、もしくはさらなる変形が加えられた実施の形態も本発明の範囲に含まれる。上述した各実施の形態同士の組み合わせ、及び上述した各実施の形態への変形の追加によって生じる新たな実施の形態は、組み合わされる実施の形態、及び変形それぞれの効果をあわせもつ。
　上述した各実施の形態では、電池１２は角形電池であるが、電池１２の形状は特に限定されず、円筒状等であってもよい。また、電池積層体２が備える電池１２の数も特に限定されない。また、外装缶１８は、シュリンクチューブ等の絶縁シートで被覆されてもよい。外装缶１８の表面を絶縁シートで被覆することで、隣り合う電池１２間、あるいは電池１２とエンドプレート４との間の短絡を抑制することができる。
　また、冷却部８６の構造も特に限定されず、例えば、冷媒を流通させる通路を内部に有する冷却プレート、すなわち、冷媒管８８と冷却プレート９０とが一体となった構造であってもよい。このような冷却プレートは、押出成形等によって形成することができる。また、実施の形態１における第２放熱部としての冷却部８６、及び実施の形態２における第２放熱部としての台座８２は、第２伝熱部材９２，２９２を介さず、電池積層体２に直に当接することで、電池積層体２に熱的に接続されてもよい。
　また、実施の形態１の第１伝熱部材８４と、実施の形態２の第１伝熱部材２８４との両方が電池モジュールに設けられてもよい。すなわち、台座８２と電池積層体２との間で冷却部８６から離れた位置に第１伝熱部材８４を偏在させ、冷却部８６と電池積層体２との間で台座８２から離れた位置に第１伝熱部材２８４を偏在させてもよい。この構造は、実施の形態１において、第２伝熱部材９２が冷却部８６と電池積層体２との間で台座８２から離れた位置に配置されて、第１伝熱部材２８４として機能する構造に相当する。また、実施の形態２において、第２伝熱部材２９２が台座８２と電池積層体２との間で冷却部８６から離れた位置に位置されて、第１伝熱部材８４として機能する構造に相当する。
　電池積層体２の一面が台座８２及び冷却部８６の一方に熱的に接続され、当該一面と交わる他の一面が台座８２及び冷却部８６の他方に熱的に接続される場合、当該一面と他の一面とが接する角部は、台座８２及び冷却部８６の両方から近い距離に位置する。このため、当該角部は、角部から遠い部分に比べて放熱されやすい。これに対し、第１伝熱部材８４を冷却部８６から離れた位置に偏在させ、また第１伝熱部材２８４を台座８２から離れた位置に偏在させることで、電池積層体２における角部から離間した部分の放熱を促すことができる。よって、電池積層体２をより均一に冷却することができる。
　以上の構成要素の任意の組合せ、本発明の表現を方法、装置、システムなどの間で変換したものもまた、本発明の態様として有効である。
　１　電池モジュール、　２　電池積層体、　２ａ　第１面、　２ｂ　第２面、　１２　電池、　８２　台座、　８２ａ　位置決め機構、　８４，２８４　第１伝熱部材、　８６　冷却部、　Ｃ１，Ｃ２　中心。

Claims (5)

  1. 　積層された複数の電池を有する電池積層体と、
    　前記電池積層体の第１面と対向する第１放熱部と、
    　前記第１放熱部及び前記第１面に当接し、前記電池積層体の熱を前記第１放熱部に伝達する第１伝熱部材と、
    　前記電池積層体における前記第１面と交わる方向に延在する第２面と対向し、前記第２面と直に接するか、第２伝熱部材を介して熱的に接続される第２放熱部と、
    を備え、
    　前記第１伝熱部材と前記電池積層体とは、前記第１面の面方向における前記第１伝熱部材の中心が、前記第１面の面方向における前記電池積層体の中心よりも前記第２放熱部から遠い側に配置されるよう互いの位置関係が定められることを特徴とする電池モジュール。
  2. 　前記第１放熱部は、前記電池積層体が載置される台座、及び冷却機構により前記電池積層体を冷却する冷却部のいずれか一方であり、
    　前記第２放熱部は、前記台座及び前記冷却部の他方である請求項１に記載の電池モジュール。
  3. 　前記第１放熱部は、前記第１伝熱部材の位置決め機構を有する請求項１又は２に記載の電池モジュール。
  4. 　前記第１伝熱部材よりも熱伝導率が低く、前記第１伝熱部材に隣接する位置で前記第１放熱部と前記第１面との間に介在する熱伝導抑制部をさらに備える請求項１乃至３のいずれか１項に記載の電池モジュール。
  5. 　前記熱伝導抑制部は、空気層である請求項４に記載の電池モジュール。
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