(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
蓄電素子と、
熱を外部に放熱する放熱部材を上部側に有し、前記蓄電素子を収容するケースと、
前記ケース内に収容され、前記蓄電素子の熱を受けて蒸発する冷媒と、
前記蓄電素子の外面に沿って配されて前記蓄電素子の熱を受ける伝熱部材と、を備え、
前記放熱部材は、板状の板状部と当該板状部から突出する複数の突部とを有し、隣り合う前記複数の突部間には、前記伝熱部材の端部が挿通されて接触する溝部が形成されている蓄電パック。
【請求項２】
前記伝熱部材の縁部を嵌め入れる枠状部材を備え、前記枠状部材は、被連結部と、隣の枠状部材の前記被連結部に係止する連結部とを有する請求項１に記載の蓄電パック。
【請求項３】
前記伝熱部材は、前記溝部の溝壁に面接触する凸部と、前記凸部の隣りに配されて当該溝壁に接触しない凹部とが交互に並んで形成されている請求項１又は請求項２に記載の蓄電パック。
【請求項４】
液体の前記冷媒を吸収する吸収シートを備え、
前記吸収シートは、前記蓄電素子と前記伝熱部材との間に配されている請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の蓄電パック。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書では、蓄電素子の放熱を行う技術を開示する。
【背景技術】
【０００２】
従来、蓄電素子の放熱を行う技術が知られている。特許文献１は、複数の単電池の正極端子と負極端子とがバスバーで電気的に接続された電池モジュールがパックケースに収容されている。パックケースの上部には、放熱フィンが設けられている。このパックケースの下部には、冷媒が充填されており、冷媒が吸収シート内に吸収されて蒸発し、凝縮することで、電池の熱が放熱フィンから外部に放熱される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−２１１９６３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、特許文献１では、冷媒の状態変化を利用して放熱するものであるが、単電池の上方の空間を介してケースの放熱フィンが配されており、単電池の熱を直接的に放熱フィンに伝える構成は設けられていない。冷媒の状態変化による放熱に加えて、単電池の熱が直接的に放熱フィンに伝わる構成を更に設けることができれば、放熱性を向上させることができて好ましい。
【０００５】
本発明は上記のような事情に基づいて完成されたものであって、放熱性を向上させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の蓄電パックは、蓄電素子と、熱を外部に放熱する放熱部材を上部側に有し、前記蓄電素子を収容するケースと、前記ケース内に収容され、前記蓄電素子の熱を受けて蒸発する冷媒と、前記蓄電素子の外面に沿って配されて前記蓄電素子の熱を受ける伝熱部材と、を備え、前記放熱部材は、板状の板状部と当該板状部から突出する複数の突部とを有し、隣り合う前記複数の突部間には、前記伝熱部材の端部が挿通されて接触する溝部が形成されている。
【０００７】
本構成によれば、蓄電素子の熱を、冷媒の状態変化による放熱だけでなく、放熱部材が伝熱部材に接触することで、伝熱部材を介して放熱部材から放熱させることができる。よって、冷媒の状態変化による放熱のみの場合と比較して、放熱性を向上させることができる。
また、伝熱部材の端部が溝部に挿通されることで、放熱部材の位置合わせを容易に行うことができる。
【０００８】
本発明の実施態様として以下の構成を備えてもよい。
・前記伝熱部材の縁部を嵌め入れる枠状部材を備え、前記枠状部材は、被連結部と、隣の枠状部材の前記被連結部に係止する連結部とを有する。
・前記伝熱部材は、前記溝部の溝壁に面接触する凸部と、前記凸部の隣りに配されて当該溝壁に接触しない凹部とが交互に並んで形成されている。
このようにすれば、凸部と溝壁との間が面接触となることで、伝熱部材と放熱部材との間の接触面積が多くなって熱伝導性が高められるため、放熱性を向上させることができる。
【０００９】
・液体の前記冷媒を吸収する吸収シートを備え、前記吸収シートは、前記蓄電素子と前記伝熱部材との間に配されている。
このようにすれば、吸収シートに吸収された冷媒が熱を受けることで、蓄電素子の熱を効率的に冷媒に与えることができるとともに、伝熱部材を吸収シートで蒸発した冷媒を上方に導くために利用することができる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、放熱性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】実施形態の蓄電パックを示す斜視図
【図２】蓄電パックを示す平面図
【図３】蓄電パックを示す右側面図
【図４】図３のＡ−Ａ断面図
【図５】図４の一点鎖線の内側を拡大した図
【図６】図３のＢ−Ｂ断面図
【図７】図６の一点鎖線の内側を拡大した図
【図８】蓄電パックの分解斜視図
【図９】放熱部材を示す正面図
【図１０】放熱部材を示す側面図
【図１１】放熱部材を示す底面図
【図１２】伝熱部材の枠状部材への嵌め入れを示す斜視図
【図１３】複数の挟持部材の間に蓄電素子と吸収シートが挟まれる様子を示す図
【図１４】蓄電モジュールの組み付けを示す斜視図
【図１５】蓄電モジュールに保持部材を装着する様子を示す斜視図
【図１６】蓄電モジュールに保持部材が装着された状態を示す斜視図
【図１７】図１６の状態を上方側から示す斜視図
【発明を実施するための形態】
【００１２】
＜実施形態１＞
実施形態１を図１ないし図１７を参照しつつ説明する。
蓄電パック１０（図１）は、例えば電気自動車、ハイブリッド自動車等の車両に搭載される。以下では、Ｘ方向を前方とし、Ｙ方向を上方とし、Ｚ方向を右方として説明する。蓄電パック１０は、Ｙ方向を上方とした姿勢で車両に搭載される。
【００１３】
（蓄電パック１０）
蓄電パック１０は、図４に示すように、ケース１１と、ケース１１に収容される蓄電モジュール３０と、蓄電モジュール３０を保持する保持部材６０と、ケース１１に収容される冷媒５５とを備えている。
【００１４】
（ケース１１）
ケース１１は、密閉されており、上端が開口するケース本体１２と、ケース本体１２の開口部１２Ａを覆う放熱部材２０とを備えている。ケース本体１２は、例えば金属製であって、下端が閉鎖された角筒状とされている。ケース本体１２は、下端部に配されて保持部材６０が収容される受け部１３と、受け部１３の上に連なる角筒部１４とを備えている。受け部１３は、長方形状の底板の周縁部から角筒状の起立壁が立ち上がっている。受け部１３，角筒部１４，放熱部材２０間の接続部分は、例えば、溶接により密閉される。なお、ケース本体１２は、金属製に限られず、例えば合成樹脂製としてもよく、この場合は、受け部１３，角筒部１４，放熱部材２０間の接続部分は、例えば、Ｏリング等のシール構造により密閉することができる。
【００１５】
（放熱部材２０）
放熱部材２０は、例えば、アルミニウム合金や銅合金等の熱伝導性が高い金属材料からなり、平板状の板状部２１と、板状部２１の下面から下方に突出する複数の突部２３と、板状部２１の上面から上方に突出する放熱フィン２９と、を有する。板状部２１は、長方形状であって、ケース本体１２の開口部１２Ａを隙間なく閉鎖する。
【００１６】
複数の突部２３は、図１１に示すように、蓄電モジュール３０の上方に重なる領域に設けられた前後方向に延びる複数の突条であり、左右方向（蓄電素子３１の並び方向）に間隔を空けて並んで設けられている。複数の突部２３における左右方向の両端以外の突部２３は、一対並んだ突部対２２を形成している。突部対２２は、隣り合う突部２３が逃げ溝２４を挟んで並んでいる。逃げ溝２４は、蓄電素子３１におけるラミネートフィルムを重ねて綴じられた端部３２Ａを収容できるように所定の深さで形成されている。
【００１７】
隣り合う突部対２２の間、及び、並び方向の両端の突部２３と隣りの突部２３との間は、後述する伝熱部材４１が嵌め入れられる溝部２５とされている。溝部２５は、図９に示すように、溝底２６と、溝底２６から立ち上がる一対の溝壁２７とを有する。溝部２５の溝幅（対向する溝壁２７間の間隔）は伝熱部材４１が嵌め入れ可能な寸法である。放熱フィン２９は、板状部２１の上面に複数並んで設けられている。放熱フィン２９は、ＸＺ平面において突部２３と同じ位置に上下反対向きに設けられている。したがって、放熱部材２０は、上面側と下面側が対称な形状となっている。
【００１８】
（蓄電モジュール３０）
蓄電モジュール３０は、図１４に示すように、複数（本実施形態では６個）の蓄電素子３１と、蓄電素子３１を挟んで保持する挟持部材４０と、吸収シート５４とを備えている。蓄電素子３１は、扁平な形状であって、略長方形状をなしている。
【００１９】
（蓄電素子３１）
蓄電素子３１は、一対のラミネートフィルムの内側に蓄電要素を収容してなる本体部３２と、本体部３２の周縁から外部に導出された雄タブ状の一対の端子３３Ａ，３３Ｂ（リード端子）とを備える。本体部３２は、一対のラミネートフィルムにおける蓄電要素が収容された部分が蓄電要素に応じて厚くなっている。一対のラミネートフィルムの周縁は、熱溶着等によって綴じられている。一対の端子３３Ａ，３３Ｂは、正極及び負極の端子であり、Ｌ字状に屈曲されて互いに反対側に向いている。端子３３Ａ，３３Ｂは、例えば、銅合金やアルミニウム合金等で形成され、容易に曲げられる程度の厚みで形成されている。
【００２０】
蓄電素子３１は、隣り合う蓄電素子３１の表裏が反対向きになるように配置される。そして、隣り合う蓄電素子３１の端子３３Ａ，３３Ｂ間が、例えば溶接により接続されることで、複数の蓄電素子３１が直列に接続される。直列接続の端部となる端子３３Ａ，３３Ｂに、図１５に示すように、バスバー３４に接続される。バスバー３４は、溶接等により端子３３Ａ，３３Ｂに接続された銅合金等の板状の金属であって、外部と接続可能な外部接続端子３４Ａがケース１１の外部に導出される。バスバー３４とケース１１との間は、ゴム等からなるシール部材３５でシールされている。
【００２１】
蓄電素子３１としては、二次電池、キャパシタ、コンデンサ等、必要に応じて任意の蓄電素子とすることができる。本実施形態に係る蓄電素子３１としては、例えば、リチウムイオン電池や、ニッケル水素電池等の二次電池が用いられている。
【００２２】
（挟持部材４０）
挟持部材４０は、図１２に示すように、伝熱部材４１と、伝熱部材４１を嵌め入れる枠状部材４７とからなる。
（伝熱部材４１）
伝熱部材４１はアルミニウムまたはアルミニウム合金等の熱伝導性が高い部材が用いられ、左右方向のいずれの方向から見ても凸部４２と凹部４３とが前後方向に交互に並んで配されている。伝熱部材４１は、上下方向は全長に亘って同じ形状であるため、凸部４２及び凹部４３は、それぞれ上下方向の全長に亘って延びる凸条及び凹条とされている。伝熱部材４１は上端部が放熱部材２０の溝部２５に嵌め入れられる。これにより、図７に示すように、溝部２５の一方の溝壁２７に、凸部４２の対向面が面接触し、他方の溝壁２７に反対側の凸部４２の対向面が面接触することになり、伝熱部材４１と放熱部材２０との間の熱伝導性が高められる。伝熱部材４１の前後の端部側は、図１２に示すように、凸部４２や凹部４３は形成されていない平板部４４とされている。平板部４４には、枠状部材４７に対して位置決めするための長方形状の係止孔４５が貫通形成されている。伝熱部材４１の上端部は、吸収シート５４の上端よりも上方に延出されている。
【００２３】
（枠状部材４７）
枠状部材４７は、絶縁性の合成樹脂からなる略Ｕ字状であって、伝熱部材４１の縁部を嵌め入れる嵌入溝部４８と、外周縁に沿って前後方向の一方に張り出す壁部５０とを有する。嵌入溝部４８は、枠状部材４７の内面側の全周に亘って形成されており、前後の平板部４４のそれぞれの端部が嵌入溝部４８に挿通されるとともに、伝熱部材４１の下端部が下側の嵌入溝部４８に挿通される。嵌入溝部４８の内面からは、平板部４４の係止孔４５の孔縁に係止する係止突部４９が突出している。
【００２４】
壁部５０には、被連結部５１Ａと、隣りの枠状部材４７の被連結部５１Ａに係止する連結部５１Ｂとが形成されている。被連結部５１Ａは、壁部５０を切り欠いた貫通孔によって形成されており、連結部５１Ｂの係止爪が貫通孔の孔縁に係止可能とされている。連結部５１Ｂは、弾性変形可能な撓み片の先端部に係止爪が形成されている。撓み片が弾性変形して係止爪が隣りの枠状部材４７の被連結部５１Ａに係止する。これにより、枠状部材４７に伝熱部材４１が装着された挟持部材４０は、隣りの挟持部材４０との間に、蓄電素子３１と吸収シート５４とを挟んだ状態で隣りの挟持部材４０に連結される。
【００２５】
（吸収シート５４）
吸収シート５４は、本体部３２のほぼ全面を覆うことができる大きさの長方形状であって、多孔質体の繊維で構成されたシート状である。例えば、極細の化学繊維であるマイクロファイバーが用いられる。例えば、パルプ繊維およびバインダの混合物の射出成形によって形成することができる。
【００２６】
（冷媒５５）
冷媒５５は、絶縁性を有し、温度に応じて蒸発する液体であり、図４に示すように、ケース１１の下部に液体の状態で収容されている。液体の冷媒５５は、端子３３Ａ，３３Ｂを下側にした蓄電モジュール３０の下部と接触しており、端子３３Ａ，３３Ｂの全体が液体の冷媒５５内に配されている。冷媒５５は、例えば、パーフロロカーボンやフッ素系不活性液体を用いることができる。フッ素系不活性液体としては、例えば、スリーエム社製のノベック（登録商標）ＨＦＥ（Hydro Fluoro Ether）やフロリナート（登録商標）がある。
【００２７】
冷媒５５は、毛細管現象によって吸収シート５４に吸い上げられる。冷媒５５の量は、複数の吸収シート５４に冷媒５５を吸収させることができる量であればよい。吸収シート５４に吸収された冷媒５５は、蓄電素子３１からの熱を受けることにより、蒸発する。蓄電素子３１の熱は、冷媒５５の気化熱として吸収され、蓄電素子３１の温度上昇が抑制される。
【００２８】
冷媒５５の蒸気は、上方に移動し、冷媒５５の蒸気が放熱部材２０に到達すると、蒸気の熱が放熱部材２０に伝達され、放熱フィン２９等から放熱される。これにより、冷媒５５の蒸気温度が低下して液化し、ケース１１の底面に向かって落下する。
【００２９】
（保持部材６０）
保持部材６０は、図４，図１５に示すように、フレーム状であって、枠状部材４７の端部が載置される板状の載置部６１と、載置部６１に対して上方に張り出し、蓄電モジュール３０を内側に保持する保持壁６２と、載置部６１に対して下方に張り出し、ケース１１の底壁に載置されて蓄電モジュール３０を支持する支持部６４とを備えている。
【００３０】
載置部６１は、所定の厚みの板状であって、蓄電モジュール３０の外周縁（枠状部材４７の下端）を載置できるように内側に張り出して形成されている。保持壁６２は、蓄電モジュール３０の全周に沿うように設けられており、枠状部材４７に係止する係止部６３が保持壁６２の一部を切り欠いて形成されている。係止部６３は、保持壁６２が起立する方向に突出する弾性変形可能な撓み片６３Ａと、撓み片の先端部の係止爪６３Ｂとを備えている。係止爪６３Ｂが連結の端部に位置する枠状部材４７における下端側の嵌入溝部４８の溝壁４８Ａの上端に係止することで蓄電モジュール３０が載置部６１上に保持される。支持部６４は、保持部材６０の角部側にＬ字状に形成されており、保持部材６０に保持された蓄電モジュール３０の端子３３Ａ，３３Ｂがケース１１の底面に接触しない高さで形成されている。
【００３１】
次に、蓄電パック１０の組み付け工程について説明する。
枠状部材４７に伝熱部材４１を嵌め入れて複数の挟持部材４０を形成し（図１２，図１３）、複数の挟持部材４０の間に蓄電素子３１と複数の吸収シート５４を挟み、被連結部５１Ａと隣りの挟持部材４０の連結部５１Ｂとを連結して、枠状部材４７間を順番に連結する（図１４）。図１５に示すように、複数の挟持部材４０が連結されると蓄電モジュール３０が形成されるため、この蓄電モジュール３０の端子３３Ａ，３３Ｂ側に保持部材６０を装着する（図１６）。
次に、保持部材６０を下側に装着した蓄電モジュール３０及び冷媒５５をケース本体１２に収容し、放熱部材２０の溝部２５を伝熱部材４１の上端部に位置合わせしつつ放熱部材２０を被せて密閉することで蓄電パック１０が形成される（図１）。
【００３２】
本実施形態によれば、以下の作用、効果を奏する。
本実施形態によれば、蓄電素子３１の外面に沿って配された伝熱部材４１が蓄電素子３１の熱を受けるとともに、伝熱部材４１の端部が放熱部材２０の溝部２５に挿通されて接触することで、蓄電素子３１の熱を、冷媒５５の状態変化による放熱だけでなく、放熱部材２０に接触した伝熱部材４１を介して放熱部材２０から直接的に放熱させることができる。よって、冷媒５５の状態変化による放熱のみの場合と比較して、放熱性を向上させることができる。また、伝熱部材４１の端部が溝部２５に挿通されることで、放熱部材２０の位置合わせを容易に行うことができる。
【００３３】
また、伝熱部材４１は、溝部２５の溝壁２７に面接触する凸部４２と、凸部４２の隣りに配されて当該溝壁２７に接触しない凹部とが交互に並んで形成されている。
このようにすれば、凸部４２と溝壁２７との間が面接触となることで、伝熱部材４１と放熱部材２０との間の接触面積が多くなって熱伝導性を高められるため、放熱性を向上させることができる。
【００３４】
また、液体の冷媒５５に接触して冷媒５５を吸収する吸収シート５４を備え、吸収シート５４は、蓄電素子３１と伝熱部材４１との間に配されている。
このようにすれば、吸収シート５４に吸収された冷媒５５が熱を受けることで、蓄電素子３１の熱を効率的に冷媒５５に与えることができるとともに、伝熱部材４１を吸収シート５４で蒸発した冷媒５５を上方の放熱部材２０に導くために利用することができる。
【００３５】
＜他の実施形態＞
本明細書で開示の技術は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態であってもよい。
（１）上記実施形態では、伝熱部材４１における両面の凸部４２が溝部２５の一対の溝壁２７のそれぞれに面接触することとしたが、これに限られない。例えば、伝熱部材４１における一方の面の凸部４２が溝部２５の一方の溝壁２７に面接触し、他方の面の凸部４２が溝部２５の他方の溝壁２７に面接触しないようにしてもよい。
【００３６】
（２）上記実施形態では、伝熱部材４１は、溝部２５における溝底２６及び一対の溝壁２７に接触する構成としたが、これに限られない。伝熱部材４１は、溝部２５における溝底２６及び溝壁２７の少なくとも一方に接触していてもよい。
【００３７】
（３）上記実施形態では、吸収シート５４を備える構成としたが、吸収シート５４を備えていなくてもよい。
（４）蓄電素子３１や伝熱部材４１等の数は、上記実施形態の数に限られず、他の数としてもよい。
【符号の説明】
【００３８】
１０：  蓄電パック
１１：  ケース
２０：  放熱部材
２５：  溝部
３０：  蓄電モジュール
３１：  蓄電素子
４０：  挟持部材
４１：  伝熱部材
４２：  凸部
４３：  凹部
５４：  吸収シート
５５：  冷媒
【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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【図１３】
0006424692.tif 000014
【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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