(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の電池セルパックと複数の放熱板とを有し、前記電池セルパックと前記放熱板とが交互に積層配置され、前記電池セルパックから放熱され前記放熱板に吸収された熱を吸収する冷却器を有する電池モジュールであって、
前記冷却器は、当該電池モジュールの両側面に沿って配置され、
前記放熱板は、
前記電池セルパックに接する層間プレート部と、
前記層間プレート部の両端側において、前記層間プレート部に対して積層方向に延びるとともに、外面が前記冷却器に接する側壁プレート部とを有し、
前記層間プレート部と前記側壁プレート部との間には、前記積層方向に沿うとともに前記冷却器を含む断面視において、前記層間プレート部よりも熱抵抗が小さい低熱抵抗領域が設けられ、
前記低熱抵抗領域は、前記層間プレート部の厚さ方向の少なくとも一方の側に位置する厚肉領域あって、前記厚肉領域の外表面は、前記側壁プレート部側から前記層間プレート部側に向かうにしたがって徐々に厚さが減少する曲面形状を有している、
電池モジュール。
【請求項２】
前記積層方向において、隣接する前記側壁プレート部同士は付き合わされ、前記電池セルパックは、隣接する前記放熱板の間に収容されている、請求項１に記載の電池モジュール。
【請求項３】
前記断面視において、前記低熱抵抗領域は、前記層間プレート部の厚さ方向の両側に設けられている、請求項１または２に記載の電池モジュール。
【請求項４】
前記低熱抵抗領域は、前記層間プレート部および前記側壁プレート部と連続する一体成形部材である、請求項１から３のいずれかに記載の電池モジュール。
【請求項５】
前記断面視において、前記電池セルパックの両端部の厚さは、前記電池セルパックの中央部の厚さよりも薄く設けられている、請求項１から４のいずれかに記載の電池モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、複数の電池セルパックを積層配置した電池モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
複数の電池セルパックを積層配置した電池モジュールを開示する文献として、たとえば、特開２００３−１３３１８８号公報（特許文献１）および特開２００６−１９６２３０号公報（特許文献２）が挙げられる。
【０００３】
特許文献１には、セルとセルとの間に熱伝導体を配置し、セルから放出される熱を、熱伝導体の端部から冷却体に逃がす構造が開示されている。また、特許文献２には、電池セルと電池セルとの間に放熱部材として層間部材が配置され、電池セルから放出される熱を、層間部材の端部から放熱する構造が開示されている。
【０００４】
図１０から図１２を参照して、背景技術における電池モジュール１００の構成を示す。図１０は、電池モジュール１００Ａの構造を示す断面図であり、図１１中の矢印Ｘ線矢視断面に相当する。また、図１１は、電池セルパック１５０および放熱板１１０の構造を示す斜視図であり、図１２は、電池モジュール１００に採用される冷却構造を示す断面図である。
【０００５】
図１０に示すように、複数の電池セルパック１５０と電池セルパック１５０との間に、電池セルパック１５０から放出される熱を吸収し、外部に放熱するための放熱板１１０が配置されている。したがって、電池セルパック１５０と放熱板１１０とは交互に配置される。たとえば、１つの電池モジュール１００には、９０個の電池セルパック１５０が、積層方向Ｓに沿って積層配置される。
【０００６】
電池セルパック１５０は、一般的には、正極にコバルト酸リチウム（ＬｉＣｏＯ２）かマンガン酸リチウム（ＬｉＭｎＯ２）、負極にグラファイト（炭素）を使い、各電極間には絶縁のためセパレータを挟みそれぞれの極板を何層かに積層した後、電解液と共にアルミラミネートなどで封止した構造になっている。
【０００７】
積層方向Ｓに沿って交互に積層配置される電池セルパック１５０および放熱板１１０の積層方向Ｓの両端部には、加圧板１０１が配置される。両端に位置する電池セルパック１５０から放出される熱は、この加圧板１０１に吸収され、加圧板１０１から放熱される。加圧板１０１は、熱伝導特性に優れた材料（アルミ等）が用いられる。
【０００８】
図１１を参照して、電池セルパック１５０は、扁平形状の本体部と、この本体部の上端部に設けられる電極部１５０ａ，１５０ａとを有する。複数の電池セルパック１５０は、電気的に直列接続される。
【０００９】
放熱板１１０は、電池セルパック１５０の本体部に面接触し、電池セルパック１５０に挟み込まれる層間プレート部１１０ａと、この層間プレート部１１０ａの両端において、層間プレート部１１０ａに対して積層方向に沿って延びる側壁プレート部１１０ｂとを有し、全体としてＣ字形状を有する。
【００１０】
図１２を参照して、積層配置された電池セルパック１５０および放熱板１１０においては、放熱板１１０の側壁プレート部１１０ｂの外面に電池モジュール１００Ａに沿って冷却器１３０が配置される。冷却器１３０は、電池モジュール１００の両側面に沿って配置され、側壁プレート部１１０ｂの外面に接する冷却管１３１と、この冷却管１３１の中に導入される冷却媒体１３２とを有する。
【００１１】
冷却管１３１と側壁プレート部１１０ｂの外面との間には、両者の間の伝熱を高めるためにグリス１４０が塗布されている。
【００１２】
電池セルパック１５０から放出される熱は、放熱板１１０を伝わって、冷却管１３１により熱が吸収される。これにより、電池セルパック１５０の温度上昇が抑制され、電池セルパック１５０の性能維持、および、長寿命化が図られる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】特開２００３−１３３１８８号公報
【特許文献２】特開２００６−１９６２３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
図１２に示すように、電池セルパック１５０から放出される熱は、大別すると放熱板１１０の層間プレート部１１０ａを通じて側壁プレート部１１０ｂに達する熱の流れ（図中矢印Ａ）と、電池セルパック１５０の中を通じて層間プレート部１１０ａおよび側壁プレート部１１０ｂに達する熱の流れ（図中矢印Ｂ）とが存在する。
【００１５】
この場合に、図１２中のＸで囲まれた側壁プレート部１１０ｂに近接する層間プレート部１１０ａにおいては、熱が集中するために、熱抵抗が高くなり、熱が側壁プレート部１１０ｂに伝わり難くなる。そのため、電池セルパック１５０において温度分布のばらつきアが生じ、電池セルパック１５０の性能の低下を招くおそれがある。
【００１６】
熱抵抗を下げるために、放熱板１１０の板厚さを厚くすることも考えられる。しかし、放熱板１１０の板厚さを厚くすると、電池モジュールの重量増加、電池モジュールの大型化を招くことになる。
【００１７】
したがって、この発明は上記課題に鑑みてなされたもので、電池モジュールの重量増加および大型化を招くことなく、電池セルパックから放出される熱を効率良く放熱することができる構造を備える、電池モジュールを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
この発明に基づいた電池モジュールにおいては、複数の電池セルパックと複数の放熱板とを有し、上記電池セルパックと上記放熱板とが交互に積層配置され、上記電池セルパックから放熱され上記放熱板に吸収された熱を吸収する冷却器を有する電池モジュールであって、上記冷却器は、当該電池モジュールの両側面に沿って配置され、上記放熱板は、上記電池セルパックに接する層間プレート部と、上記層間プレート部の両端側において、上記層間プレート部に対して積層方向に延びるとともに、外面が上記冷却器に接する側壁プレート部とを有し、上記層間プレート部と上記側壁プレート部との間には、上記積層方向に沿うとともに上記冷却器を含む断面視において、上記層間プレート部よりも熱抵抗が小さい低熱抵抗領域が設けられている。上記低熱抵抗領域は、上記層間プレート部の厚さ方向の少なくとも一方の側に位置する厚肉領域あって、上記厚肉領域の外表面は、上記側壁プレート部側から上記層間プレート部側に向かうにしたがって徐々に厚さが減少する曲面形状を有している。
他の形態において、上記積層方向において、隣接する上記側壁プレート部同士は付き合わされ、上記電池セルパックは、隣接する上記放熱板の間に収容されている。
【００１９】
他の形態において、上記断面視において、上記低熱抵抗領域は、上記層間プレート部の厚さ方向の両側に設けられている。
【００２０】
他の形態において、上記断面視において、上記低熱抵抗領域の厚さは、上記層間プレート部の厚さよりも大きく設けられている。
【００２１】
他の形態において、上記低熱抵抗領域は、上記層間プレート部および上記側壁プレート部と連続する一体成形部材である。
【００２２】
他の形態において、上記断面視において、上記電池セルパックの両端部の厚さは、上記電池セルパックの中央部の厚さよりも薄く設けられている。
【発明の効果】
【００２３】
この発明に基づいた電池モジュールによれば、電池モジュールの重量増加および大型化を招くことなく、電池セルパックから放出される熱を効率良く放熱することができる構造を備える、電池モジュールを提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】実施の形態における電池モジュールの断面構造を示す部分拡大図である。
【図２】実施の形態における電池モジュールに採用される放熱板の構造を示す部分拡大断面図である。
【図３】図１中のＩＩＩで囲まれた領域の部分拡大断面図である。
【図４】実施の形態における放熱板の他の構造を示す部分断面拡大図である。
【図５】実施の形態における放熱板のさらに他の構造を示す部分断面拡大図である。
【図６】実施の形態における放熱板のさらに他の構造を示す部分断面拡大図である。
【図７】実施の形態における放熱板のさらに他の構造を示す部分断面拡大図である。
【図８】実施の形態における放熱板のさらに他の構造を示す部分断面拡大図である。
【図９】実施の形態における放熱板のさらに他の構造を示す部分断面拡大図である。
【図１０】背景技術における電池モジュールの構造を示す断面図である。
【図１１】背景技術における電池セルパックおよび放熱板の構造を示す斜視図である。
【図１２】背景技術における電池モジュールに採用される冷却構造を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
本発明に基づいた実施の形態における電池モジュールについて、以下、図を参照しながら説明する。なお、以下に説明する実施の形態において、個数、量などに言及する場合、特に記載がある場合を除き、本発明の範囲は必ずしもその個数、量などに限定されない。また、各実施の形態に表れる構成を適宜組み合わせて用いることは当初から予定されていることである。
【００２６】
また、以下に示す実施の形態における電池モジュール１００の基本的構成は、上記図１０から図１２に示した電池モジュール１００Ａと同じであり、以下に示す実施の形態においては、放熱板の構造に特徴を有している。したがって、同一の部品、相当部品に対しては、同一の参照番号を付し、重複する説明は繰り返さない場合がある。
【００２７】
（電池モジュール１００）
以下、図１から図３を参照して、本実施の形態における電池モジュール１００の構造について説明する。なお、図１は、電池モジュール１００の断面構造を示す部分拡大図、図２は、電池モジュール１００に採用される放熱板１１０Ａの断面構造を示す部分拡大図、図３は、図１中のＩＩＩで囲まれた領域の部分拡大断面図である。
【００２８】
なお、図１から図３に示す断面図は、電池セルパック１５０と放熱板１１０Ａとの積層方向Ｓに沿うとともに、当該電池モジュール１００の両側に沿って配置される冷却器１３０を含む断面視における図を示す。後述の図４から図８も同じである。
【００２９】
図１および図２を参照して、電池モジュール１００は、複数の電池セルパック１５０と複数の放熱板１１０Ａとを有し、電池セルパック１５０と放熱板１１０Ａとは、積層方向Ｓに沿って交互に積層配置されている。
【００３０】
電池モジュール１００の両側には、電池セルパック１５０から放熱され放熱板１１０Ａに吸収された熱を吸収する冷却器１３０が配置されている。冷却器１３０は、放熱板１１０Ａの側壁プレート部１１０ｂの外面に接する冷却管１３１と、この冷却管１３１の中に導入される冷却媒体１３２とを有する。
【００３１】
冷却管１３１と側壁プレート部１１０ｂの外面との間には、両者の間の伝熱を高めるためにグリスが塗布されているが、図示においてはグリスの図示を省略している（図１２参照）。
【００３２】
電池セルパック１５０は、一般的には、正極にコバルト酸リチウム（ＬｉＣｏＯ２）かマンガン酸リチウム（ＬｉＭｎＯ２）、負極にグラファイト（炭素）を使い、各電極間には絶縁のためセパレータを挟みそれぞれの極板を何層かに積層した後、電解液と共にアルミラミネートなどで封止した構造になっている。
【００３３】
本実施の形態において、電池セルパック１５０には、冷却器１３０側に位置する両端部の積層方向Ｓに沿った厚さＷ２は、電池セルパック１５０の中央部の厚さＷ１よりも薄く設けられているものを用いている。なお、電池セルパック１５０の外形形状は、この形状に限定されるものではない。
【００３４】
（放熱板１１０Ａの詳細構造）
図２に放熱板１１０Ａの詳細構造を示す。図では、一方端側のみ図示しているが、他方端側の構造も同じである。この放熱板１１０Ａは、電池セルパック１５０に面接触する層間プレート部１１０ａと、この層間プレート部１１０ａの両端側において、層間プレート部１１０ａに対して積層方向Ｓに延びるとともに、外面が冷却器１３０に接する側壁プレート部１１０ｂとを有する。
【００３５】
さらに、層間プレート部１１０ａと側壁プレート部１１０ｂとの間には、断面視において、層間プレート部１１０ａの厚さｔ１よりも大きい厚さｔ２の厚肉領域１１０ｃが設けられている。この厚肉領域１１０ｃには、電池セルパック１５０に設けられる曲面部に沿う形状の凹部Ｒ１０が設けられている。
【００３６】
本実施の形態において、この厚肉領域１１０ｃは、断面視におけるその厚さが、層間プレート部１１０ａから側壁プレート部１１０ｂに向かうに従って外面が凹面状になるように増加する形状を有している。また、この厚肉領域１１０ｃは、断面視において、層間プレート部１１０ａの厚さ方向の両側に設けられている。
【００３７】
図２に示すように、本実施の形態において、放熱板１１０Ａは、Ｒ１で示す領域が層間プレート部１１０ａを構成し、Ｒ２で示す領域が側壁プレート部１１０ｂを構成し、Ｒ３で示す厚肉領域１１０ｃが低熱抵抗領域を構成する。
【００３８】
本実施の形態においては、放熱板１１０Ａは、層間プレート部１１０ａ、側壁プレート部１１０ｂ、および厚肉領域１１０ｃは、それぞれ連続する一体成形部材から構成されている。部材としては、熱伝導特性に優れた材料（アルミ等）が用いられる。
【００３９】
図３に示すように、電池セルパック１５０と放熱板１１０Ａとを積層方向Ｓに沿って交互に配置した場合には、放熱板１１０Ａには、Ａで囲まれた領域に低熱抵抗領域としての厚肉領域１１０ｃが形成されている。
【００４０】
これにより、電池セルパック１５０から放出される熱は、熱抵抗を受けることなく側壁プレート部１１０ｂに移動する。その結果、側壁プレート部１１０ｂに移動した熱は、冷却器１３０側に移動する。このようにして、電池セルパック１５０の冷却を効果的に行なうことが可能となる。
【００４１】
このように、放熱板１１０Ａに部分的に厚肉領域１１０ｃを設けることから、電池モジュール１００が大型化することはない。また、電池セルパック１５０に、その両端部が中央部よりも薄い構造を有するパックを用いることで、電池セルパック１５０が積層配置された場合でも、両端部においては、電池セルパック１５０の間に空間が生じるため、この空間に厚肉領域１１０ｃを配置させることができ、電池モジュール１００の積層方向Ｓの大型化を回避することを可能としている。
【００４２】
また、電池セルパック１５０が効果的に冷却されることから、電池セルパック１５０自体における温度差、および積層配置される電池セルパック１５０の間における温度差を小さくすることができるため、電池モジュール１００の全体としての電池性能の維持・向上を図ることも可能となる。なお、図４に示すように、厚肉領域１１０ｃに凹部Ｒ１０を設けない構成を有する放熱板１１０Ｂの採用も可能である。
【００４３】
（放熱板の他の構造）
上記実施の形態における放熱板１１０Ａ，１００Ｂは一例であり、以下、図５から図８に示す構造を採用することも可能である。なお、図５から図８は、それぞれ放熱板の他の構造を示す部分断面拡大図である。
【００４４】
（放熱板１１０Ｃ）
図５を参照して、上記放熱板１１０Ａと比較して、この放熱板１１０Ｃは、上側のみにおいてその厚さが、層間プレート部１１０ａから側壁プレート部１１０ｂに向かうに従って外面が凹面状になるように増加する形状を有している。
【００４５】
この形状であっても、上記放熱板１１０Ａと同様に、Ｒ１で示す領域が層間プレート部を構成し、Ｒ２で示す領域が側壁プレート部を構成し、Ｒ３で示す厚肉領域が低熱抵抗領域を構成する。その結果、上記放熱板１１０Ａと同等の作用効果を得ることができる。なお、下側にのみ、厚肉領域を設ける構成の採用も可能である。
【００４６】
（放熱板１１０Ｄ）
図６を参照して、この放熱板１１０Ｄは、厚さがｔ１の層間プレート部１１１と、層間プレート部１１１の両端部において、図示の上下（積層方向）において対称となるようにＬ字状のアングル部材１１２が溶接により取り付けられている。
【００４７】
アングル部材１１２は、層間プレート部１１１に溶接される第１アングルプレート部１１２ａと、第１アングルプレート部１１２ａに対して積層方向Ｓに延び、冷却器１３０に接する第２アングルプレート部１１２ｂとを有する。層間プレート部１１１およびアングル部材１１２には、熱伝導特性に優れた材料（アルミ等）が用いられる。
【００４８】
層間プレート部１１１の両側からアングル部材１１２の第１アングルプレート部１１２ａが重ね合わされた領域においては、その厚さが、層間プレート部１１１の厚さｔ１よりも大きい厚さｔ２１となる。
【００４９】
この形状であっても、上記放熱板１１０Ａと同様に、Ｒ１で示す領域が層間プレート部を構成し、Ｒ２で示す領域が側壁プレート部を構成し、Ｒ３で示す厚肉領域が低熱抵抗領域を構成する。その結果、上記放熱板１１０Ａと同等の作用効果を得ることができる。
【００５０】
なお、上側（または下側）にのみ、アングル部材１１２を設ける構成の採用も可能である。
【００５１】
（放熱板１１０Ｅ）
図７を参照して、この放熱板１１０Ｅは、厚さがｔ１の層間プレート部１１４と、層間プレート部１１４の両端部において、図示の上下（積層方向）に延びるプレート部１１５とを有する。層間プレート部１１４およびプレート部１１５には、熱伝導特性に優れた材料（アルミ等）が用いられる。
【００５２】
層間プレート部１１４とプレート部１１５とは溶接により結合され、層間プレート部１１４とプレート部１１５とによって形成される角部には、溶接により隅肉部１１６，１１７が形成され、この部分では、層間プレート部１１４の厚さが大きくなる。
【００５３】
この形状であっても、上記放熱板１１０Ａと同様に、Ｒ１で示す領域が層間プレート部を構成し、Ｒ２で示す領域が側壁プレート部を構成し、Ｒ３で示す厚肉領域が低熱抵抗領域を構成する。その結果、上記放熱板１１０Ａと同等の作用効果を得ることができる。
【００５４】
なお、上側または下側にのみ延びるようにプレート部１１５を設け、溶接により層間プレート部１１４の厚さを拡大させる構成の採用も可能である。
【００５５】
（放熱板１１０Ｆ）
図８を参照して、この放熱板１１０Ｆは、厚さがｔ１の層間プレート部１１８と、層間プレート部１１８の両端部において、図示の上下（積層方向）に延びるプレート部１１９と、層間プレート部１１８とプレート部１１９との間において、層間プレート部１１８の厚さｔ１よりも厚いブロック状の厚肉領域１２０（厚さｔ２２）が設けられている。
【００５６】
この放熱板１１０Ｆは、層間プレート部１１８、プレート部１１９、および厚肉領域１２０は、それぞれ連続する同一部材から構成されている。部材としては、熱伝導特性に優れた材料（アルミ等）が用いられる。
【００５７】
この形状であっても、上記放熱板１１０Ａと同様に、Ｒ１で示す領域が層間プレート部を構成し、Ｒ２で示す領域が側壁プレート部を構成し、Ｒ３で示す厚肉領域が低熱抵抗領域を構成する。その結果、上記放熱板１１０Ａと同等の作用効果を得ることができる。
【００５８】
なお、上側または下側にのみブロック状の厚肉領域を設ける構成を採用することも可能である。
【００５９】
（放熱板１１０Ｇ）
図９を参照して、この放熱板１１０Ｇは、厚さがｔ１の層間プレート部１２１と、層間プレート部１２１の両端部において、Ｌ字状のアングル部材１２３が溶接により取り付けられている。
【００６０】
層間プレート部１２１は、電池セルパック１５０の面接触する第１プレート部１２１ａと、積層方向Ｓの図示において上向きに延び、外面が冷却器１３０に接する第２プレート部１２１ｂとを有する。
【００６１】
また、アングル部材１２３は、第１プレート部１２１ａに溶接される第１アングルプレート部１２３ａと、第１アングルプレート部１２３ａに対して積層方向Ｓの図示において下方に延び、冷却器１３０に接する第２アングルプレート部１２３ｂとを有する。層間プレート部１２１およびアングル部材１２３には、熱伝導特性に優れた材料（アルミ等）が用いられる。
【００６２】
層間プレート部１２１の両側からアングル部材１２３の第１アングルプレート部１２３ａが重ね合わされた領域においては、その厚さが、第１プレート部１２１ａの厚さｔ１よりも大きい厚さｔ２３となる。
【００６３】
この形状であっても、上記放熱板１１０Ａと同様に、Ｒ１で示す領域が層間プレート部を構成し、Ｒ２で示す領域が側壁プレート部を構成し、Ｒ３で示す厚肉領域が低熱抵抗領域を構成する。その結果、上記放熱板１１０Ａと同等の作用効果を得ることができる。
【００６４】
なお、図示において、第２プレート部１２１ｂとアングル部材１２３とを設ける位置を、上下反転させることも可能である。
【００６５】
以上、本発明の実施の形態について説明したが、今回開示された実施の形態は全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全ての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００６６】
１００  電池モジュール、１１０Ａ，１１０Ｂ，１１０Ｃ，１１０Ｄ，１１０Ｅ，１１０Ｆ，１１０Ｇ  放熱板、１１０ａ  層間プレート部、１１０ｂ  側壁プレート部、１１０ｃ，１２０  厚肉領域、１１１，１２１  層間プレート部、１１２，１２３  アングル部材、１１２ａ，１２３ａ  第１アングルプレート部、１１２ｂ，１２３ｂ  第２アングルプレート部、１１４  層間プレート部、１１５  プレート部、１１８  層間プレート部、１１９  プレート部、１２１ａ  第１プレート部、１２１ｂ  第２プレート部、１３０  冷却器、１３１  冷却管、１３２  冷却媒体、１５０  電池セルパック、Ｒ１０  凹部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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