(57)【要約】【課題】電池セルの端子等を収納して防滴・防塵性能を確保するモジュールカバー内部の冷却性能を向上させた電池モジュールを提供する。【解決手段】複数の電池セル１Ａを直列または並列に接続した組電池の通電部をモジュールカバー２０で覆って防滴及び防塵している電池モジュール１０Ａであって、電池セル１Ａの各端子部とモジュールカバー２０との両方に接触するように設けたシリコンカバー４０を備えている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の電池セルを直列または並列に接続した組電池の通電部をカバーで覆って防滴及び防塵している電池モジュールであって、
前記電池セルの各端子部と前記カバーとの両方に接触するように設けた絶縁性熱伝導部材を備えていることを特徴とする電池モジュール。
【請求項２】
前記カバーに開口部を設けるとともに、前記絶縁性熱伝導部材により前記開口部を塞ぐことを特徴とする請求項１に記載の電池モジュール。
【請求項３】
前記開口部が前記電池セルの端子間を接続するバスバーの位置に合わせて設けられていることを特徴とする請求項２に記載の電池モジュール。
【請求項４】
前記カバーは、前記開口部の端部と前記絶縁性熱伝導部材との間を印籠構造にしたことを特徴とする請求項２または３に記載の電池モジュール。
【請求項５】
前記絶縁性熱伝導部材の厚さを一律にしたことを特徴とする請求項２から４の何れか１項に記載の電池モジュール。
【請求項６】
前記バスバーに締結ボルトの埋込用凹部を設けたことを特徴とする請求項５に記載の電池モジュール。
【請求項７】
前記開口部の壁面から突出し、前記絶縁性熱伝導部材を押さえ付ける係止爪を備えていることを特徴とする請求項２から６の何れか１項に記載の電池モジュール。
【請求項８】
前記絶縁性熱伝導部材は、前記カバー及び前記端子部との接触部に絶縁性及び熱伝導性のグリースが塗布されていることを特徴とする請求項１から７の何れか１項に記載の電池モジュール。
【請求項９】
前記絶縁性熱伝導部材がシリコン樹脂であり、前記絶縁性及び熱伝導性のグリースがシリコングリースであることを特徴とする請求項１から８の何れか１項に記載の電池モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えばリチウムイオン二次電池モジュール等の電池モジュールに係り、特に電池モジュールの冷却構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、リチウムイオン二次電池などの電池セルは、電気自動車などの移動体用の電池システムや、風力や太陽光のような自然エネルギー発電と組み合わせた系統連系円滑化蓄電システムなどの定置用の電池システムに用いられている。
【０００３】
図７及び図８に示すリチウムイオン二次電池モジュール（以下、「電池モジュール」と呼ぶ）１０は、複数の電池セル１を直列または並列に接続した組電池である。そして、電池モジュール１０の上部には、すなわち端子１ａ等の通電部品が配置されている各電池セル１の上部には、樹脂製等のモジュールカバー２０を設置して防滴・防塵性能を確保することが行われている。
なお、図中の符号２は検出ボード、３はバスバー、４は締結ボルト、５はセル検出ケーブル、１１は電池モジュール１０の外部出力端子、１２は複数のセル検出ケーブル５を束ねたセル検出集合ケーブル、１３は電池セル１の外周を結束するステンレスバンド、１４は電池セル１の間に挟持された絶縁材、２１はモジュールカバー２０と電池セル１との間に設けた止水材である。
【０００４】
上述した電池セル１は、充電や放電を行うことにより、電池セル１の内部抵抗による電池セル自体の発熱が知られている。このような発熱により電池セル１が高温になると、劣化等を生じて電池性能に影響を及ぼす可能性があり、従って、種々の発熱対策が行われている。
下記の特許文献１に開示された組電池は、電池群を収納するケースが、電池群の周囲に冷却空気を流して冷却する冷却流路を備えている。
また、下記の特許文献２に開示された組電池は、単電池の端子間を電池間接続棹で連結した構成となっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−１９２２０９号公報
【特許文献２】特開２００７−２５０４２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、上述した従来の電池モジュール１０は、防滴・防塵性能を確保するモジュールカバー２０と電池セル１との間に空間３０が形成されている。この空間３０には、例えば隣接する電池セル１の端子１ａ間を接続するバスバー３、電池セル１の温度や電圧等を監視する検出ボード２及びセル検出ケーブル５等が多数設置されており、対流による冷却が困難な状況にある。
すなわち、空間３０の内部は、多数のバスバー３や検出ケーブル５等により対流が生じにくい状況にあり、従って、電池モジュール１０の上部に至る等価熱伝導率は低くなる。この結果、モジュールカバー２０から外部へ向けての放熱性を十分に確保することは困難となり、空間３０の内部冷却が不十分となることにより、電池性能に悪影響を及ぼすことが懸念される。
【０００７】
このような背景から、リチウムイオン二次電池モジュールのような電池モジュールにおいては、電池セルの端子等を収納して防滴・防塵性能を確保するモジュールカバー内部の冷却性能を向上させることが望まれる。
本発明は、上記の課題を解決するためになされたもので、その目的とするところは、電池セルの端子等を収納して防滴・防塵性能を確保するモジュールカバー内部の冷却性能を向上させた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】
【０００８】
本発明は、上記の課題を解決するため、下記の手段を採用した。
本発明の請求項１に係る電池モジュールは、複数の電池セルを直列または並列に接続した組電池の通電部をカバーで覆って防滴及び防塵している電池モジュールであって、前記電池セルの各端子部と前記カバーとの両方に接触するように設けた絶縁性熱伝導部材を備えていることを特徴とするものである。
【０００９】
このような本発明によれば、電池セルの各端子部と前記カバーとの両方に接触するように設けた絶縁性熱伝導部材を備えているので、電池セル自体の発熱は、端子及び端子間を接続する熱伝導率の高いバスバーと接触する絶縁性熱伝導部材を介してカバーまで確実に伝達される。従って、電池セル自体の発熱は、カバーから外部へ向けて効率よく放熱されるようになる。この場合、絶縁性熱伝導部材は、空間の全てを覆う必要はなく、高温となりやすいバスバーを端子とともに覆うことが望ましい。
【００１０】
上記の発明において、前記カバーに開口部を設けるとともに、前記絶縁性熱伝導部材により前記開口部を塞ぐことが好ましく、これにより、電池セル自体の発熱は、絶縁性熱伝導部材からカバーの外部へ直接放熱されるようになる。
この場合、前記開口部は、前記電池セルの端子間を接続するバスバーの位置に合わせて設けられていることが好ましい。なお、この開口部は、バスバー毎に分割して設けてもよいし、あるいは、同列のバスバー毎に一体化して設けてもよい。
【００１１】
上記の発明において、前記カバーは、前記開口部の端部と前記絶縁性熱伝導部材との間を印籠構造にすることが好ましく、これにより、カバーに設けた開口部の防水性及び防滴性を確実に確保することができる。
【００１２】
上記の発明においては、前記絶縁性熱伝導部材の厚さを一律にすることが好ましく、これにより、絶縁性熱伝導部材を全体的に薄くすることが可能になる。この結果、カバーの高さを低くでき、さらに、等価熱伝達率の向上や絶縁性熱伝導部材の使用量抑制が可能になる。
この場合、前記バスバーに締結ボルトの埋込用凹部を設けることにより、絶縁性熱伝導部材を全体的に薄くすることができ、従って、カバー高さの低減、等価熱伝達率の向上及び絶縁性熱伝導部材の使用量抑制が可能になる。
【００１３】
上記の発明においては、前記開口部の壁面から突出し、前記絶縁性熱伝導部材を押さえ付ける係止爪を備えていることが好ましく、これにより、端子部やバスバーに対して絶縁性熱伝導部材を確実に密着させることができる。
【００１４】
上記の発明において、前記絶縁性熱伝導部材は、前記カバー及び前記端子部との接触部に絶縁性及び熱伝導性のグリースが塗布されていることが好ましく、これにより、確実で良好な密着性を確保することができる。
【００１５】
上記の発明においては、前記絶縁性熱伝導部材をシリコン樹脂とし、前記絶縁性及び熱伝導性のグリースをシリコングリースにすることが望ましい。
【発明の効果】
【００１６】
上述した本発明によれば、リチウムイオン二次電池モジュールのような電池モジュールにおける電池セル自体の発熱は、端子部及び端子間を接続する熱伝導率の高いバスバーと接触する絶縁性熱伝導部材を介してカバーまで確実に伝達されるようになり、従って、カバーから外部へ向けて効率よく放熱させることができる。このため、カバー内部の良好な防滴・防塵性能を維持したまま、カバー内部の冷却性能を向上させることができ、この結果、電池モジュールの信頼性や耐久性を向上させることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明に係る電池モジュールについて第１の実施形態を示す図であり、（ａ）は電池セルの正面図（図７のＡ−Ａ断面図）、（ｂ）は電池セルの端子間を接続するバスバー周辺構造例を示す図（図７のＢ−Ｂ断面図）である。
【図２】本発明に係る電池モジュールについて第２の実施形態を示す図であり、（ａ）は上面図、（ｂ）は図１（ａ）に対応する電池セルの正面図、（ｃ）は図１（ｂ）に対応する電池セルの端子間を接続するバスバー周辺構造例を示す図である。
【図３】図２に示した第２の実施形態に係る第１変形例を示す図で、（ａ）は上面図、（ｂ）は電池セルの端子間を接続するバスバー周辺構造例を示す図である。
【図４】図２に示した第２の実施形態に係る第２変形例を示す図で、電池セルの端子間を接続するバスバー周辺構造例を示す図である。
【図５】図２に示した第２の実施形態に係る第３変形例を示す図で、電池セルの端子間を接続するバスバー周辺構造例を示す図である。
【図６】図２に示した第２の実施形態に係る第４変形例を示す図で、電池セルの端子間を接続するバスバー周辺構造例を示す図である。
【図７】リチウムイオン二次電池モジュールの概要を示す一部断面斜視図である。
【図８】リチウムイオン二次電池モジュールの冷却構造に係る従来例を示す図であり、（ａ）は電池セルの正面図（図７のＡ−Ａ断面図）、（ｂ）は電池セルの端子間を接続するバスバー周辺構造例を示す図（図７のＢ−Ｂ断面図）である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明に係る電池モジュールについて、一実施形態を図面に基づいて説明する。
＜第１の実施形態＞
以下、第１の実施形態に係る電池モジュールとして、リチウムイオン二次電池モジュールの冷却構造を図１に基づいて説明する。
本実施形態のリチウムイオン二次電池モジュール（以下、「電池モジュール」と呼ぶ）１０Ａは、例えば図７に示す複数の電池セル１に代えて、図１に示す複数の電池セル１Ａを直列または並列に接続した組電池である。そして、電池モジュール１０Ａの上部には、電池セル１Ａの端子１ａやバスバー３、検出ボード２やセル検出ケーブル５等の通電部が設けられている。
【００１９】
電池モジュール１０Ａの通電部には、例えばポリプロピレン（ＰＰ）のような樹脂製のモジュールカバー２０が、上方から覆うように設置されている。このモジュールカバー２０に覆われて電池セル１Ａの上部に形成された空間３０は、モジュールカバー２０と電池セル１Ａとの壁面間に止水材２１を設けたことにより、外部から密封されて防滴及び防塵された状態の空間となっている。
なお、図中の符号４はバスバー３を端子１ａに固定する締結ボルト、１４は隣接する電池セル１Ａ，１Ａ間に挟持されている絶縁材である。
【００２０】
本実施形態の電池モジュール１０Ａでは、電池セル１Ａの各端子部とモジュールカバー２０との両方に接触するようにして、シリコン樹脂製のシリコンカバー（絶縁性熱伝導部材）４０が設けられている。すなわち、図示のシリコンカバー４０は、電池セル１Ａの端子１ａ、隣接する端子１ａ，１ａ間を接続するバスバー３及び締結ボルト４を備えている端子部の上面側露出面と、モジュールカバー２０の内壁面（裏面）とに接触して設けられている。バスバー３には、例えば銅合金やアルミ合金等のように、熱伝達率の高い材料が用いられている。
なお、図示のシリコンカバー４０は、端子部の上面側露出面において、バスバー３の下端面より上方にある露出面（上面及び側面）の全てを覆うように取り付けられているが、特に限定されることはない。
【００２１】
また、シリコンカバー４０は、モジュールカバー２０や端子部となるバスバー３等との接触部（接触面）に対し、絶縁性及び熱伝導性を有するシリコングリースを塗布して取り付けることが望ましい。このようなシリコングリースの塗布は、接触面においてシリコンカバー４０の密着性をより一層増すので、確実で良好な密着性を得ることができる。
本実施形態では、絶縁性熱伝導部材をシリコン樹脂製のシリコンカバー４０とし、絶縁性及び熱伝導性のグリースをシリコングリースとしたが、絶縁性や熱伝導性を有するものであれば、特に限定されることはない。この場合、熱伝導率は空気の０．０３Ｗ／ｍＫより高い値のものが望ましく、より好ましい熱伝導率は、０．２Ｗ／ｍＫ以上である。
【００２２】
このような本実施形態によれば、電池セル１Ａの各端子部と、モジュールカバー２０の内壁面との両方に接触するように設けたシリコンカバー４０を備えているので、電池セル１Ａが発熱しても、その発熱量は、端子１ａ及び端子１ａ，１ａ間を接続する熱伝導率の高いバスバー３と接触するシリコンカバー４０を介して、低温の外気等に接するモジュールカバー２０まで確実に伝達される。
このため、電池セル１Ａで発熱した熱量は、モジュールカバー２０から相対的に低温の外部へ向けて効率よく放熱される。この場合、シリコンカバー４０は、空間３０の全てを覆う必要はなく、少なくとも高温となりやすく熱伝達率の高いバスバー３の上方空間部を端子１ａとともに覆うことが望ましい。
【００２３】
また、上述したシリコンカバー４０の設置は、熱伝導を良好にして外部への放熱を促進するものであるから、止水材２１により密閉されている空間３０内の防滴・防塵性能を損なうことはない。このため、本実施形態の電池モジュール１０Ａは、モジュールカバー２０内の良好な防滴・防塵性能を維持したまま、モジュールカバー２０内の冷却性能を向上させた冷却構造を備えたものとなる。
【００２４】
＜第２の実施形態＞
次に、第２の実施形態に係る電池モジュールとして、リチウムイオン二次電池モジュールの冷却構造を図２〜６に基づいて説明する。なお、以下の説明では、上述した実施形態と同様の部分には同じ符号を付し、その詳細な説明は省略する。
この実施形態では、例えば図２に示すように、電池モジュール１０Ｂのモジュールカバー２０Ａに対し、カバー上面に開口部５０を設けるとともに、この開口部５０をシリコンカバー４０Ａのような絶縁性熱伝導部材により塞いでいる。
【００２５】
図示の構成例では、開口部５０がバスバー３の位置に合わせて設けられている。すなわち、隣接する電池セル１Ｂの端子１ａ，１ａ間を接続するバスバー３を上方から見た平面形状に合わせて、バスバー３毎に分割して設けられている。
具体的に説明すると、図２に示す実施形態の電池モジュール１０Ｂは、例えば図７に示すように８つの電池セルが直列に接続されており、従って、７つのバスバー３を用いて隣接する端子１ａ，１ａ間を直列に接続している。このため、モジュールカバー２０Ａには、バスバー３の平面形状より大きい開口部５０がバスバー３と同数の７箇所設けられている。
【００２６】
そして、開口部５０には、バスバー３及び締結ボルト４を覆うようにして、シリコンカバー４０Ａが設置されている。なお、シリコンカバー４０Ａは、モジュールカバー２０Ａやバスバー３等との接触面に対し、絶縁性及び熱伝導性を有するシリコングリースを塗布して取り付けることが望ましい。
このような開口部５０を設けると、電池セル１Ｂの発熱は、バスバー３を介してシリコンカバー４０Ａに伝達され、さらに、シリコンカバー４０Ａからモジュールカバー２０Ａの外部へ直接放熱されるようになる。すなわち、モジュールカバー２０Ａより熱伝導率のよいシリコンカバー４０Ａから直接放熱するので、モジュールカバー２０Ａを介して放熱する場合と比較すれば、より優れた放熱性能を得ることができる。
【００２７】
また、本実施形態のモジュールカバー２０Ａは、開口部５０に設けた下向きの端部５１とシリコンカバー４０Ａとの間が印籠構造となっている。すなわち、シリコンカバー４０Ａの外周縁近傍には、全周にわたって凹溝部４１が設けられており、シリコンカバー４０Ａを所定位置に取り付けて開口部５０を塞いだ状態では、端部５１が凹溝部４１に差し込むように嵌め込まれている。
このような印籠構造を採用したので、モジュールカバー２０Ａに設けた開口部５０から水等に液体や塵芥等が侵入することを確実に防止できるので、防水性及び防滴性の確保が可能になる。
【００２８】
ところで、上述した実施形態では、シリコンカバー４０Ａ及び開口部５０をバスバー３毎に分割して複数設けているが、これに限定されることはない。
例えば図３に示す第１変形例の電池モジュール１０Ｃでは、モジュールカバー２０Ｂに対して、同列のバスバー３毎に一体化したシリコンカバー４０Ｂ，４０Ｂ´が設けられている。すなわち、電池セル１Ｂ毎に一対（正極及び負極）ある端子１ａは、電池モジュール１０Ｃの状態で２本（２列）の直線状に並んでいるので、列毎に連結して一体化した開口部５０Ａ，５０Ａ´を形成するとともに、開口部５０Ａ，５０Ａ´毎に対応した形状のシリコンカバー４０Ｂ，４０Ｂ´を設けることで、部品点数や作業工数の低減を図っている。なお、このモジュールカバー２０Ｂについても、開口部５０Ａ，５０Ａ´とシリコンカバー４０Ｂ，４０Ｂ´との間が印籠構造となっている。
【００２９】
また、図４に示す第２変形例では、シリコンカバー４０Ｃの厚さを一律にしたものが使用されている。すなわち、バスバー３や締結ボルト４の外形形状に合わせて、同一の厚さに成形したシリコンカバー４０Ｃを上から被せるようにして、開口部５０Ｂに取り付けている。
このようなシリコンカバー４０Ｃは、絶縁性熱伝導部材を全体的に薄くすることが可能になるので、等価熱伝達率の向上やシリコン樹脂（絶縁性熱伝導部材）の使用量抑制が可能になる。また、モジュールカバー２０Ｃについても、締結ボルト４の高さを超える必要がないので、カバー高さを低くでき、結果として電池モジュールを小型化できる。
【００３０】
また、図５に示す第３変形例では、バスバー３Ａに締結ボルト４Ａの埋込用凹部３ａを設けてある。この結果、シリコンカバー４０Ｄを全体的に薄くして均一の厚さにすれば、等価熱伝達率の向上及び絶縁性熱伝導部材の使用量抑制が可能になる。さらに、シリコンカバー４０Ｄの形状が単純になり、しかも、モジュールカバー２０Ｄのカバー高さをより一層低減することができるため、電池モジュールをより一層小型化できる。
【００３１】
また、図６に示す第４変形例では、モジュールカバー２０Ｅが、開口部５０Ｃの壁面から突出し、シリコンカバー４０Ｅを上方から押さえ付ける係止爪５２を備えている。この係止爪５２は、シリコンカバー４０Ｅの浮き上がりを防止し、端子部のバスバー３等に対して確実に密着させることができる。
【００３２】
上述した実施形態及びその変形例によれば、電池モジュールにおける電池セル自体の発熱は、端子部及び端子間を接続する熱伝導率の高いバスバーと接触するモジュールカバー（絶縁性熱伝導部材）を介してモジュールカバーまで確実に伝達されるようになる。このため、モジュールカバーから外部へ向けて効率よく放熱されるようになり、モジュールカバー内部の良好な防滴・防塵性能を維持したまま、カバー内部の冷却性能を向上させることができるので、リチウムイオン二次電池モジュールのような電池モジュールの信頼性や耐久性が向上する。
なお、本発明は上述した実施形態に限定されることはなく、その要旨を逸脱しない範囲内において適宜変更することができる。
【符号の説明】
【００３３】
１，１Ａ  電池セル
１ａ  端子
３，３Ａ  バスバー
４，４Ａ  締結ボルト
１０，１０Ａ〜１０Ｃ  リチウムイオン二次電池モジュール（電池モジュール）
２０，２０Ａ〜２０Ｅ  モジュールカバー
３０    空間
４０，４０Ａ〜４０Ｅ  シリコンカバー
４１    凹溝部
５０，５０Ａ〜５０Ｃ  開口部
５１  端部
５２  係止爪
【図１】
2015022935.tif 000003
【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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