(57)【要約】【課題】冷却性能の向上が図られる電池モジュール、を提供する。【解決手段】電池モジュールは、一方向に積層された複数の単電池２２からなる電池積層体２１と、積層された複数の単電池２２の両端に配置される一対のエンドプレートと、一対のエンドプレート間を接続し、複数の単電池２２を一体に拘束する拘束体５１とを備える。電池積層体２１は、底面２６と、複数の単電池２２が積層される一方向と平行に配置され、底面２６に連なる側面２８とを有する。電池モジュール１０は、底面２６に設けられる冷却器４１をさらに備える。拘束体５１は、側面２８と、底面２６の一部とを覆い、かつ、底面２６において冷却器４１と接触するように設けられる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一方向に積層された複数の単電池からなる電池積層体と、
積層された前記複数の単電池の両端に配置される一対のエンドプレートと、
前記一対のエンドプレート間を接続し、前記複数の単電池を一体に拘束する拘束体とを備え、
前記電池積層体は、底面と、前記一方向と平行に配置され、前記底面に連なる側面とを有し、さらに、
前記底面に設けられる冷却器を備え、
前記拘束体は、前記側面と、前記底面の一部とを覆い、かつ、前記底面において前記冷却器と接触するように設けられる、電池モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、電池モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
たとえば、特開２０１０−２５７６５０号公報（特許文献１）には、一方向に積層される複数のバッテリセルと、複数のバッテリセルの両端に配置され、バッテリセルにその積層方向の締め付け力を作用させる一対のエンドプレートとを備えるバッテリパックが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−２５７６５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述の特許文献１に開示されるように、複数のバッテリセルを一方向に積層し、これらを一体に拘束することによって電池モジュールとした構造が知られている。このような電池モジュールにおいては、複数のバッテリセルをより効率的に冷却すべく、冷却性能の向上が求められる。
【０００５】
そこで本開示の目的は、上記の課題を解決することであり、冷却性能の向上が図られる電池モジュールを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本開示に従った電池モジュールは、一方向に積層された複数の単電池からなる電池積層体と、積層された複数の単電池の両端に配置される一対のエンドプレートと、一対のエンドプレート間を接続し、複数の単電池を一体に拘束する拘束体とを備える。電池積層体は、底面と、一方向と平行に配置され、底面に連なる側面とを有する。電池モジュールは、底面に設けられる冷却器をさらに備える。拘束体は、側面と、底面の一部とを覆い、かつ、底面において冷却器と接触するように設けられる。
【０００７】
このように構成された電池モジュールによれば、拘束体が、側面と、底面の一部とを覆い、かつ、底面において冷却器と接触するように設けられているため、電池積層体の側面から拘束体を通じて冷却器に向けての熱伝達が促進される。これにより、電池積層体が、側面と、冷却器が設けられた底面との両面から冷却されるため、電池モジュールの冷却性能を向上させることができる。
【発明の効果】
【０００８】
以上に説明したように、本開示に従えば、冷却性能の向上が図られる電池モジュールを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本開示の実施の形態における電池モジュールを示す斜視図である。
【図２】図１中のＩＩ−ＩＩ線上の矢視方向に見た電池モジュールを示す断面図である。
【図３】比較例における電池モジュールを示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本開示の実施の形態について、図面を参照して説明する。なお、以下で参照する図面では、同一またはそれに相当する部材には、同じ番号が付されている。
【００１１】
図１は、本開示の実施の形態における電池モジュールを示す斜視図である。図２は、図１中のＩＩ−ＩＩ線上の矢視方向に見た電池モジュールを示す断面図である。
【００１２】
図１および図２を参照して、電池モジュール１０は、ガソリンエンジンまたはディーゼルエンジン等の内燃機関と、充放電可能なバッテリから電力供給されるモータとを動力源とするハイブリッド自動車、外部充電が可能なプラグインハイブリッド自動車、もしくは、電気自動車などに搭載されている。電池モジュール１０は、これら車両の駆動用電源として設けられている。
【００１３】
電池モジュール１０は、複数の単電池２２を有する。各単電池２２は、ニッケル水素電池またはリチウムイオン電池等のバッテリ（二次電池）が、樹脂枠により覆われた構造を有する。
【００１４】
複数の単電池２２は、一方向（図１中の矢印１０１に示す方向。以下、「単電池２２の積層方向」ともいう。）に積層されている。
【００１５】
単電池２２は、略直方体の薄板形状を有する。複数の単電池２２は、互いに隣り合う単電池２２間において、単電池２２の外観をなす複数の側面のうち最も大きい面積を有する側面同士が向かい合わせとなるように積層されている。複数の単電池２２は、単電池２２の厚み方向が単電池２２の積層方向と平行となるように積層されている。
【００１６】
積層された複数の単電池２２によって、電池積層体２１が構成されている。電池積層体２１は、直方体形状の外観をなしている。電池積層体２１を上面視した場合に、電池積層体２１の長辺が延びる方向と、単電池２２の積層方向とが、平行関係となり、電池積層体２１の短辺が延びる方向（図１中の矢印１０２に示す方向。以下、「左右方向」ともいう。）と、単電池２２の積層方向とが、直交関係となる。
【００１７】
電池積層体２１は、底面２６と、上面２７と、一対の側面２８（２８Ｒ，２８Ｌ）とを有する。
【００１８】
底面２６は、電池積層体２１の底部をなす平面である。上面２７は、電池積層体２１の上部をなす平面である。上面２７および底面２６は、上下方向（図１中の矢印１０３に示す方向）に直交する平面からなる。上面２７および底面２６は、上下方向において互いに離れて配置されている。
【００１９】
一対の側面２８は、電池積層体２１の側部をなす平面である。側面２８は、左右方向に直交する平面からなる。側面２８は、単電池２２の積層方向と平行に配置されている。側面２８Ｒおよび側面２８Ｌは、左右方向において互いに離れて配置されている。側面２８は、その上端において、上面２７に連なり、その下端において、底面２６に連なっている。
【００２０】
上面２７および底面２６は、同一の面積を有する。側面２８Ｒおよび側面２８Ｌは、同一の面積を有する。側面２８Ｒおよび側面２８Ｌの各平面の面積は、上面２７および底面２６の各平面の面積よりも小さい。
【００２１】
電池モジュール１０は、一対のエンドプレート３１（３１Ｐ，３１Ｑ）をさらに有する。
【００２２】
一対のエンドプレート３１は、積層された複数の単電池２２の両端に配置されている。言い換えれば、一対のエンドプレート３１は、単電池２２の積層方向における電池積層体２１の両端に配置されている。複数の単電池２２は、一対のエンドプレート３１間に挟持されている。エンドプレート３１は、略直方体の薄板形状を有する。一対のエンドプレート３１は、エンドプレート３１の厚み方向が単電池２２の積層方向と平行となるように設けられている。
【００２３】
エンドプレート３１Ｐは、複数の単電池２２のうちのその積層方向における一方端に配置された単電池２２Ｊと接触して設けられている。エンドプレート３１Ｑは、複数の単電池２２のうちのその積層方向における他方端に配置された単電池２２Ｋと接触している。
【００２４】
電池モジュール１０は、サーミスタ２３をさらに有する。サーミスタ２３は、単電池２２の温度を測定するセンサとして設けられている。サーミスタ２３は、電池積層体２１の上面２７に設けられている。特に本実施の形態では、サーミスタ２３が、複数の単電池２２のうちの、単電池２２Ｊと、単電池２２Ｋと、単電池２２Ｊおよび単電池２２Ｋの中間に位置する単電池２２Ｌとに設けられている。
【００２５】
電池モジュール１０は、一対の拘束体５１（５１Ｒ，５１Ｌ）をさらに有する。一対の拘束体５１は、一対のエンドプレート３１間を接続している。一対の拘束体５１は、一対のエンドプレート３１間で複数の単電池２２を一体に拘束している。拘束体５１は、金属製である。拘束体５１は、鋼材からなる。
【００２６】
拘束体５１は、単電池２２の積層方向に延伸するバンド形状を有する。拘束体５１は、単電池２２の積層方向に延伸する両端において、エンドプレート３１Ｐおよびエンドプレート３１Ｑに接続されている。拘束体５１は、たとえば、リベットまたはボルトを用いて、エンドプレート３１に接続されている。
【００２７】
拘束体５１Ｒおよび拘束体５１Ｌは、左右方向において互いに離れて配置されている。拘束体５１Ｒは、電池積層体２１の側面２８Ｒを覆うように設けられている。拘束体５１Ｌは、電池積層体２１の側面２８Ｌを覆うように設けられている。拘束体５１Ｒおよび拘束体５１Ｌは、電池積層体２１を挟んで左右対称に設けられている。
【００２８】
電池モジュール１０は、冷却器４１をさらに有する。冷却器４１は、複数の単電池２２で発生した熱を吸収可能なように構成されている。一例として、冷却器４１は、単電池２２の積層方向に沿って延びる冷却管と、冷却管の内部に流通される冷却媒体とから構成されている。
【００２９】
冷却器４１は、電池積層体２１の底面２６に設けられている。冷却器４１は、単電池２２の積層方向が長手方向となる長尺形状を有する。冷却器４１は、左右方向における底面２６の中央部に設けられている。
【００３０】
拘束体５１は、側面２８と、底面２６の一部とを覆い、かつ、底面２６において冷却器４１と接触するように設けられている。拘束体５１は、さらに上面２７の一部を覆うように設けられている。
【００３１】
より具体的には、拘束体５１は、側部５３と、下側折れ曲がり部５２と、上側折れ曲がり部５４とを有する。
【００３２】
側部５３は、左右方向に直交する平板形状を有する。側部５３は、電池積層体２１の側面２８を覆うように設けられている。側部５３は、電池積層体２１の側面２８の全体を覆うように設けられている。
【００３３】
下側折れ曲がり部５２は、上下方向に直交する平板形状を有する。下側折れ曲がり部５２は、側部５３の下端から直角に折れ曲がった位置に設けられている。下側折れ曲がり部５２は、電池積層体２１の底面２６の一部を覆うように設けられている。下側折れ曲がり部５２は、冷却器４１から露出する底面２６を覆うように設けられている。下側折れ曲がり部５２の端部は、冷却器４１に接触している。
【００３４】
上側折れ曲がり部５４は、上下方向に直交する平板形状を有する。上側折れ曲がり部５４は、側部５３の上端から直角に折れ曲がった位置に設けられている。上側折れ曲がり部５４は、電池積層体２１の上面２７の一部を覆うように設けられている。
【００３５】
左右方向における下側折れ曲がり部５２の長さは、左右方向における上側折れ曲がり部５４の長さよりも大きい。
【００３６】
続いて、比較例における電池モジュールの課題を交えながら、本実施の形態における電池モジュール１０によって奏される作用効果について説明する。
【００３７】
図３は、比較例における電池モジュールを示す斜視図である。図３を参照して、本変形例における電池モジュールは、図１中の拘束体５１（５１Ｒ，５１Ｌ）に替えて、拘束体１５１（１５１Ｒ，１５１Ｌ）を有する。拘束体１５１は、電池積層体２１の底面２６において、冷却器４１と接触するように設けられていない。
【００３８】
このような構成では、電池積層体２１が、主に冷却器４１が設けられた底面２６の単面から冷却されるため、冷却性能に劣る。この場合、複数の単電池２２間で温度のばらつきが発生し易く、このため、電池モジュールの電池性能を十分に発揮させることができない。また、仮にサーミスタ２３が設けられていない単電池２２Ｍが過度に発熱した場合に、その単電池２２Ｍからサーミスタ２３が設けられた単電池２２Ｊまでが離れているため、単電池２２Ｍにおける過度な発熱の検知が遅れる可能性がある。
【００３９】
図１および図２を参照して、これに対して、本実施の形態における電池モジュール１０では、拘束体５１が、電池積層体２１の側面２８と、底面２６の一部とを覆い、かつ、底面２６において冷却器４１と接触するように設けられている。このような構成によれば、電池積層体２１の側面２８から拘束体５１を通じて冷却器４１に向けての熱伝達が促進される。これにより、電池積層体２１が、冷却器４１が設けられた底面２６に加えて、側面２８からも冷却されるため、電池モジュール１０の冷却性能を向上させることができる。
【００４０】
また、電池モジュール１０の冷却性能を向上させることで、複数の単電池２２間における温度のばらつきを抑制することができる。また、サーミスタ２３が設けられていない単電池２２Ｍが過度に発熱した場合であっても、拘束体５１を通じた単電池２２Ｍから単電池２２Ｊまでの温度伝達が早くなる。これにより、単電池２２Ｍにおける過度な発熱を、単電池２２Ｊに設けられたサーミスタ２３によって早期に検知することができる。
【００４１】
以上に説明した、本実施の形態における電池モジュール１０の構造についてまとめると、電池モジュール１０は、一方向に積層された複数の単電池２２からなる電池積層体２１と、積層された複数の単電池２２の両端に配置される一対のエンドプレート３１と、一対のエンドプレート３１間を接続し、複数の単電池２２を一体に拘束する拘束体５１とを備える。電池積層体２１は、底面２６と、複数の単電池２２が積層される一方向と平行に配置され、底面２６に連なる側面２８とを有する。電池モジュール１０は、底面２６に設けられる冷却器４１をさらに備える。拘束体５１は、側面２８と、底面２６の一部とを覆い、かつ、底面２６において冷却器４１と接触するように設けられる。
【００４２】
このように構成された、本実施の形態における電池モジュール１０によれば、電池積層体２１が、底面２６および側面２８の両面から冷却されるため、電池モジュール１０の冷却性能を向上させることができる。
【００４３】
なお、本実施の形態では、拘束体５１が、電池積層体２１の上面２７の一部を覆う上側折れ曲がり部５４を有する構成について説明したが、拘束体５１が、側部５３と、下側折れ曲がり部５２とからなるＬ型形状を有する構成であってもよい。また、拘束体５１および電池積層体２１の間に絶縁性の熱伝導材が介挿されてもよい。
【００４４】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【産業上の利用可能性】
【００４５】
本開示は、たとえば、車両駆動用の電池モジュールに適用される。
【符号の説明】
【００４６】
１０  電池モジュール、２１  電池積層体、２２，２２Ｊ，２２Ｋ，２２Ｌ，２２Ｍ  単電池、２３  サーミスタ、２６  底面、２７  上面、２８，２８Ｌ，２８Ｒ  側面、３１，３１Ｐ，３１Ｑ  エンドプレート、４１  冷却器、５１，５１Ｌ，５１Ｒ，１５１  拘束体、５２  下側折れ曲がり部、５３  側部、５４  上側折れ曲がり部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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