(57)【要約】  実施形態の一例である電池モジュール（１０）は、交互に積層された第１の電池（１１Ａ）及び第２の電池（１１Ｂ）をそれぞれ複数含む電池集積体（５）と、電池（１１）の積層方向に沿ってそれぞれ設けられた第１部材及び第２部材を有し、電池集積体（５）を保持又は支持する熱伝導性部材とを備える。第１部材は、第２の電池（１１Ｂ）に対する熱抵抗が第１の電池（１１Ａ）に対する熱抵抗よりも高く、第２部材は、第１の電池（１１Ａ）に対する熱抵抗が第２の電池（１１Ｂ）に対する熱抵抗よりも高い。
2018025567.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
交互に積層された第１の電池及び第２の電池をそれぞれ複数含む電池集積体と、
前記電池の積層方向に沿ってそれぞれ設けられた第１部材及び第２部材を有し、前記電池集積体を保持又は支持する熱伝導性部材と、
を備え、
前記第１部材は、前記第２の電池に対する熱抵抗が前記第１の電池に対する熱抵抗よりも高く、
前記第２部材は、前記第１の電池に対する熱抵抗が前記第２の電池に対する熱抵抗よりも高い、電池モジュール。
【請求項２】
前記電池積層体を前記電池の積層方向の両側から挟む一対のエンドプレートを備え、
前記熱伝導性部材は、前記各エンドプレートに固定され、前記各電池を結束するためのバインドバーであって、前記第１部材が前記各第１の電池と接触し、前記第２部材が前記各第２の電池と接触した状態でそれぞれ配置される、請求項１に記載の電池モジュール。
【請求項３】
前記熱伝導性部材は、前記電池集積体を冷却するためのクーリングプレートであって、前記第１部材が前記各第１の電池と接触し、前記第２部材が前記各第２の電池と接触した状態でそれぞれ配置される、請求項１に記載の電池モジュール。
【請求項４】
前記第１部材と前記第２の電池との間、及び前記第２部材と前記第１の電池との間には、前記熱伝導性部材よりも熱伝導性が低い低熱伝導性部材が介在している、請求項１〜３のいずれか１項に記載の電池モジュール。
【請求項５】
前記クーリングプレートの前記第１部材および前記第２部材には、それぞれ冷媒を流す経路が別経路に形成される、請求項３に記載の電池モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、電池モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、複数の円筒形電池と、当該各電池をそれぞれ収容する電池収容部が複数設けられた電池ホルダーとを備える電池モジュールが知られている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に開示された電池モジュールでは、電池ホルダー内に収納される各電池の温度を均一化するため、電池ホルダーの熱容量がホルダーの外側よりも中央側で大きくなるように設計されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１２−１１９１３６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、電池モジュールを構成する複数の電池の一部が異常発熱した場合に、当該電池から発生した熱は、他の正常な電池、特に当該電池の隣りに配置された電池に伝わり易く、かかる熱移動により隣りの電池も異常発熱することが想定される。そして、熱的被害がモジュール内で連鎖的に拡大し、モジュールの周辺機器等に対しても熱的損傷を及ぼすおそれがある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本開示に係る電池モジュールは、交互に積層された第１の電池及び第２の電池をそれぞれ複数含む電池集積体と、電池の積層方向に沿ってそれぞれ設けられた第１部材及び第２部材を有し、電池集積体を保持又は支持する熱伝導性部材とを備え、第１部材は、第２の電池に対する熱抵抗が第１の電池に対する熱抵抗よりも高く、第２部材は、第１の電池に対する熱抵抗が第２の電池に対する熱抵抗よりも高いことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
本開示に係る電池モジュールによれば、モジュールに搭載された電池の一部が異常発熱したとしても、他の正常な電池に対する影響を軽減でき、熱的被害の連鎖的な拡大を十分に抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】第１実施形態である電池モジュールの斜視図である。
【図２】第１実施形態である電池モジュールの平面図である。
【図３】第１実施形態である電池モジュールの機能を説明するための図である。
【図４】第１実施形態の変形例である電池モジュールの平面図である。
【図５】第１実施形態の別の変形例である電池モジュールの平面図である。
【図６】第２実施形態である電池モジュールの分解斜視図である。
【図７】第２実施形態である電池モジュールの断面図である。
【図８】第２実施形態である電池モジュールの機能を説明するための図である。
【図９】第２実施形態の変形例である電池モジュールの断面図である。
【図１０】第２実施形態の変形例である電池モジュールに使用されるクーリングプレートの平面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
上述の通り、複数の電池が搭載された電池モジュールにおいて、一部の電池が異常発熱した場合に、熱的被害の連鎖的な拡大を抑制することは重要な課題である。本発明者らは、上述の熱伝導性部材を用いることにより、かかる課題を解決した。本開示の一態様である電池モジュールによれば、モジュールの大型化、構造の複雑化、高コスト化等の弊害を招くことなく、熱的被害の連鎖的な拡大を十分に抑制できる。
【０００９】
従来の電池モジュールでは、一部の電池が異常発熱すると、その熱は距離的に近い当該電池と隣り合う電池に伝わり易い。熱伝導性が高い放熱部材を設けると、放熱部材を介して熱が拡散されるが、この場合も、異常電池の隣りに配置された電池に対する熱移動量が多くなる。本開示に係る電池モジュールによれば、異常電池から効率良く熱を逃がすと共に、異常電池の隣りに配置された電池に対する熱移動量を減らすことができる。かかる熱移動量の減少は、本開示に係る熱伝導性部材によって実現される。
【００１０】
本開示に係る熱伝導性部材は、隣り合う電池同士で熱移動経路を共有しない構造を構築する。このため、異常電池で発生した熱は熱伝導性部材（例えば、第１部材）によって拡散し放熱されるが、隣りの電池に対する熱伝導性部材（第１部材）を介した熱移動は大幅に抑制される。なお、隣りの電池にも熱の一部は伝わるが、隣りの電池に伝達された熱は異常電池による熱影響が小さい方の部材（第２部材）を介して異常電池とは別経路で放熱される。このように、異常電池の隣りに配置された電池に対する熱の集中が緩和されるため、異常発熱の連鎖による熱的被害の拡大を十分に抑制することができる。
【００１１】
以下、図面を参照しながら、本開示に係る電池モジュールの実施形態の一例について詳細に説明する。但し、本開示に係る電池モジュールは、以下で説明する実施形態に限定されない。実施形態の説明で参照する図面は模式的に記載されたものであり、図面に描画された構成要素の寸法などは以下の説明を参酌して判断されるべきである。なお、本明細書において「略〜」とは、略一定を例に説明すると、完全に一定はもとより、実質的に一定と認められるものを含む意図である。
【００１２】
以下では、電池として、外装缶と封口体とで構成される角形の金属製ケースを備えた角形電池（電池１１）を例示するが、電池はこれに限定されない。また、熱伝導性部材を構成する第１部材及び第２部材は、それぞれ異なる電池に接触するものとして説明するが、隣り合う電池同士で熱抵抗（熱伝導）に差異があるように配置されていれば、各部材が電池と接触していなくてもよい。なお、本明細書において「接触」とは、特に断らない限り２つの部材が直接接触を意味し、実質的に直接接触していると認められる状態（例えば、熱伝導性に影響しない接着剤等が２つの部材の間に存在する場合など）も含まれる。
【００１３】
＜第１実施形態＞
図１〜図４を参照しながら、第１実施形態である電池モジュール１０について以下詳細に説明する。図１は、電池モジュール１０の斜視図、図２は、電池モジュール１０の平面図である。
【００１４】
図１及び図２に例示するように、電池モジュール１０は、交互に積層された第１の電池１１Ａ及び第２の電池１１Ｂをそれぞれ複数含む電池集積体５と、各電池集積体５を保持又は支持する熱伝導性部材とを備える。熱伝導性部材は、電池１１Ａ，１１Ｂの積層方向に沿ってそれぞれ設けられた第１部材及び第２部材を有する。第１部材は、電池１１Ｂに対する熱抵抗が電池１１Ａに対する熱抵抗よりも高く、第２部材は、電池１１Ａに対する熱抵抗が電池１１Ｂに対する熱抵抗よりも高い。換言すると、第１部材には電池１１Ｂよりも電池１１Ａから熱が伝わり易く、第２部材には電池１１Ａよりも電池１１Ｂから熱が伝わり易い。
【００１５】
電池１１Ａ，１１Ｂには、容量、寸法、種類等が異なる電池を用いることも可能であるが、好ましくは同じ電池１１を用いる。本実施形態では、同じ電池を向きを変えて使用しており、電池１１Ａ，１１Ｂは、正負端子の横方向の位置が互いに逆となるように配置されている。本明細書では、説明の便宜上、電池１１の正極端子１２と負極端子１３が並ぶ方向を「横方向」という。また、電池１１の積層方向を「縦方向」という場合がある。
【００１６】
電池モジュール１０は、さらに、複数の電池１１から構成される電池集積体５を電池１１の積層方向の両側から挟む一対のエンドプレート１６を備える。本実施形態において、上記熱伝導性部材は、各エンドプレート１６に固定され、各電池１１を結束するためのバインドバー２０である。バインドバー２０は、電池１１の積層方向に沿ってそれぞれ設けられた第１バー２１（第１部材）及び第２バー２３（第２部材）を有する。バインドバー２０は、エンドプレート１６と共に、各電池１１を結束して電池集積体５の形状を維持する。
【００１７】
電池１１は、上端が開口した有底角形筒状の外装缶１８と、外装缶１８の開口を塞ぐ封口体１９とで構成された電池ケースを備える。電池ケースは角形の金属製ケースであり、上述のように、電池１１は角形電池である。電池１１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非水電解質二次電池であって、外装缶１８には非水電解質二次電池を構成する電極体と非水電解液が収容されている。
【００１８】
外装缶１８は、縦方向よりも横方向及び上下方向（縦方向及び横方向に直交する方向）、特に横方向に長い扁平な形状を有するが、外装缶の形状は特に限定されない。外装缶１８は、例えばアルミニウムを主成分とする金属材料で構成され、外装缶１８の外面には、絶縁性を確保するために樹脂フィルムが装着される。封口体１９は、外装缶１８の開口を塞いで電池ケースの内部空間を密閉するための部材であって、横方向に長い略長方形状を有する。封口体１９の周囲は、例えば外装缶１８の開口の周縁部に溶接されている。
【００１９】
封口体１９には、正極端子１２と負極端子１３が設けられる。図１に示す例では、電池１１Ａの場合、封口体１９の横方向一端部に正極端子１２が、横方向他端部に負極端子１３がそれぞれ設けられている。電池１１Ｂの場合は、封口体１９の横方向一端部に負極端子１３が、横方向他端部に正極端子１２がそれぞれ設けられている。例えば、封口体１９の横方向両端部には貫通孔がそれぞれ形成され、各端子は絶縁性のガスケットを介して当該各貫通孔に取り付けられる。
【００２０】
電池モジュール１０は、複数の電池１１が複数の絶縁板１７を介して一方向に積層された構造を有する。電池１１の外装缶１８には絶縁性の樹脂フィルムが装着されているが、絶縁性向上の観点から、各電池１１の間に絶縁板１７を設けてもよい。電池集積体５では、上述の通り、隣り合う電池１１同士の正負端子の横方向の位置が互いに逆となるように各電池１１が配置されるので、電池１１の積層方向に沿って正極端子１２と負極端子１３が交互に並んだ状態となる。
【００２１】
電池モジュール１０は、隣り合う電池１１同士を電気的に接続するバスバー１５を備える。図１に示す例では、バスバー１５により、電池１１Ａの正極端子１２と電池１１Ｂの負極端子１３が、電池１１Ａの負極端子１３と電池１１Ｂの正極端子１２がそれぞれ接続されている。即ち、電池モジュール１０に搭載された各電池１１は直列接続されている。但し、各電池１１の接続形態はこれに限定されない。なお、一部の電池１１が異常発熱すると、バスバー１５を介した熱移動も起こるが、後述するように、かかる熱移動の影響はバインドバー２０によって十分に緩和される。
【００２２】
電池モジュール１０では、縦方向両端部に設けられたエンドプレート１６にバインドバー２０を固定して各プレートを電池集積体５に押し付けることで、各電池１１を結束している。エンドプレート１６は、例えば樹脂製の板状体であって、電池１１よりも一回り大きく形成される。エンドプレート１６には、バインドバー２０を締結するためのボルト孔が形成されている。
【００２３】
電池１１の膨張を押さえ込むようにエンドプレート１６にバインドバー２０を固定することからエンドプレート１６をアルミニウム等の金属製として剛性向上が図られる場合、エンドプレート１６に隣接する電池１１との絶縁を図るためにエンドプレート１６と電池１１との間には電池１１間と同様に絶縁板１７を介在させる。金属製のエンドプレート１６が用いられる場合、電池１１を集積した電池集積体の正負の電極端子と両端の各エンドプレート１６とを絶縁する構成とする。
【００２４】
バインドバー２０は、上述のように、エンドプレート１６と共に各電池１１の結束状態を維持し、各電池１１を保持する機能を有する。バインドバー２０は、縦方向に沿って電池集積体５の一方側に設けられた第１バー２１と、縦方向に沿って電池集積体５の他方側に設けられた第２バー２３とで構成される。第１バー２１と第２バー２３は、各電池１１を横方向両側から挟むように配置され、好ましくは互いに対向配置される。図１に示す例では、第１バー２１と第２バー２３がそれぞれ２本ずつ合計４本設けられているが、各バーの本数は特に限定されない。また、第１バー２１と第２バー２３を電池集積体５の片側に１本ずつ、合計４本設けてもよい。
【００２５】
各第１バー２１は、電池集積体５の側面に沿うように、電池集積体５の上部及び下部にそれぞれ設けられている。同様に、各第２バー２３は、電池集積体５の側面に沿うように、電池集積体５の上部及び下部にそれぞれ設けられている。第１バー２１と第２バー２３は、例えば略一定の幅（上下方向長さ）を有する金属製の板状部材であるが、詳しくは後述するように厚み（横方向長さ）は一定ではない。各バーは、樹脂製とすることも可能である。図１に示す例では、各バーの長手方向両端部が、各エンドプレート１６の縦方向端面上に回り込むように折り曲げられ、当該折り曲げられた部分がエンドプレート１６にボルト止めされている。
【００２６】
図２に例示するように、第１バー２１と第２バー２３は、いずれも複数の電池１１と接触しているが、接触する電池１１は互いに異なる。図２に示す例では、第１バー２１が各電池１１Ａと接触し、第２バー２３が各電池１１Ｂと接触した状態でそれぞれ配置されている。他方、第１バー２１は各電池１１Ｂと接触せず、第２バー２３は各電池１１Ａと接触していない。言い換えると、各電池１１は、第１バー２１及び第２バー２３のいずれかに接触している。第１バー２１と第２バー２３は、一部の電池１１が異常発熱したときに、その熱を拡散させる放熱部材としても機能する。
【００２７】
第１バー２１は、電池１１Ａと接触し、電池１１Ｂと接触しないため、第１バー２１の電池１１Ｂに対する熱抵抗は電池１１Ａに対する熱抵抗よりも高い。第１バー２１には、電池１１Ａの熱は伝わり易く、電池１１Ｂの熱は伝わり難い。他方、第２バー２３は、電池１１Ｂと接触し、電池１１Ａと接触しないため、第２バー２３の電池１１Ａに対する熱抵抗は電池１１Ｂに対する熱抵抗よりも高い。第２バー２３には、電池１１Ｂの熱は伝わり易く、電池１１Ａの熱は伝わり難い。このように、バインドバー２０を取り付けることにより、隣り合う電池１１同士で異なる熱移動経路が構築されている。
【００２８】
第１バー２１は、内側（電池１１側）に向かって突出した複数の凸部２２を有する。即ち、第１バー２１の内面には凹凸が形成されている。他方、第１バー２１の外面は略平坦である。このため、第１バー２１の厚みは長手方向に沿って変化している。各凸部２２は各電池１１Ａに対応して形成され、各凸部２２が各電池１１Ａの側面に接触している。なお、凸部２２を形成する代わりに、第１バーを波形に形成することも可能である。
【００２９】
凸部２２は、第１バー２１の長手方向に等間隔で並んでいる。凸部２２が電池１１Ａのみに接触するように、例えば、各凸部２２の間隔を電池１１Ａ，１１Ｂの間隔（中心同士の間隔）より広くし、第１バー２１の長手方向に沿った各凸部２２の長さ（縦方向長さ）を電池１１の厚み（縦方向長さ）より短くする。このように、第１バー２１の内面には規則的な凹凸が形成されている。各凸部２２は、縦方向に沿って電池１つ置きに一部の電池１１（電池１１Ａ）と接触する。
【００３０】
第２バー２３は、第１バー２１と同様に、内側に向かって突出した複数の凸部２４を有する。凸部２４は、第２バー２３の長手方向に等間隔で並んでおり、第２バー２３の内面には規則的な凹凸が形成される。そして、各凸部２４が縦方向に沿って電池１つ置きに一部の電池１１（電池１１Ｂ）の側面に接触する。第１バー２１と第２バー２３の各凸部のピッチ、寸法等は、例えば同じであり、第２バー２３には、第１バー２１と同じ部材を向きを変えて使用できる。
【００３１】
図３（ａ）は、上記構成を備えた電池モジュール１０の機能を説明するための図であって、電池１１ＡＸが異常発熱した場合を示している。図３（ｂ）には、全ての電池１１に接触するバインドバー１０１を備えた電池モジュール１００を比較例として示す。電池１１ＡＸが異常発熱すると、電池モジュール１０，１００のいずれにおいても、その熱は距離的に最も近い隣りの電池１１ＢＹに伝わる。しかし、電池モジュール１０によれば、電池モジュール１００と比較して、電池１１ＢＹへの熱移動量を大幅に減らすことができ、電池１１ＢＹに対する熱影響を低減することが可能である。
【００３２】
電池モジュール１０は、上述のように、隣り合う電池１１同士で熱移動経路を共有しない構造を有する。図３（ａ）に示すように、電池１１ＡＸは、第１バー２１と直接接触しているが、第２バー２３には接触していない。他方、電池１１ＢＹは、第２バー２３と直接接触しているが、第１バー２１には接触していない。このため、電池１１ＡＸで発生した熱は第１バー２１に伝わり易く、第１バー２１によって拡散し放熱されるが、電池１１ＢＹと第１バー２１は接触していないため、第１バー２１を介した電池１１ＢＹへの熱移動は起こり難い。また、電池１１ＢＹが接触する第２バー２３には、電池１１ＡＸの熱は伝わり難い。
【００３３】
電池１１ＢＹは、絶縁板１７を介して電池１１ＡＸと接触するため、電池１１ＡＸで発生した熱の影響を多少受けるが、電池１１ＢＹに伝達された熱は電池１１ＡＸによる熱影響が小さい第２バー２３を介して電池１１ＡＸとは別経路で放熱することができる。このように、電池モジュール１０によれば、電池１１ＢＹに対する熱の集中が緩和されるため、異常発熱の連鎖による熱的被害の拡大を十分に抑制することができる。
【００３４】
図４は、第１実施形態の変形例である電池モジュール１０Ｚの平面図である。図４に例示するように、電池モジュール１０Ｚは、第１バー２１と電池１１Ｂとの間、及び第２バー２３と電池１１Ａとの間に、バインドバー２０よりも熱伝導性が低い低熱伝導性部材２５が介在している点で、電池モジュール１０と異なる。低熱伝導性部材２５は、例えば第１バー２１及び第２バー２３の各凸部の間に設けられる。この場合、全ての電池１１の側面に低熱伝導性部材付きのバーが接触し、各電池１１が横方向両側から挟持されるため、各電池１１の結束力が向上する等の利点がある。また、電池モジュール１０Ｚにおいても、異常電池の隣りに配置された電池への熱の集中を緩和でき、熱的被害の連鎖的な拡大を十分に抑制できる。
【００３５】
低熱伝導性部材２５は、バインドバー２０よりも熱伝導性が低い部材であればよいが、好ましくは樹脂製部材である。低熱伝導性部材２５は、例えば硬化型樹脂で構成される。硬化型樹脂の好適な一例は、６００℃以上の高温に曝されても溶融しない架橋構造を有する樹脂であって、８００℃〜１０００℃の高温に曝されても溶融せずに炭化して低熱伝導性部材２５の形状を維持する。具体例としては、不飽和ポリエステル、エポキシ樹脂、メラミン樹脂、フェノール樹脂等の熱硬化性樹脂が挙げられる。低熱伝導性部材２５を構成する硬化型樹脂には、吸熱フィラーが含有されていてもよい。吸熱フィラーは、熱分解時に吸熱作用を発揮するものであり、具体例としては、水酸化アルミニウム、炭酸水素ナトリウムなどが挙げられる。樹脂製の低熱伝導性部材２５は、例えば接着剤、粘着テープ等を用いてバインドバー２０に取り付けられる。
【００３６】
図５は、第１実施形態の別の変形例である電池モジュール１０Ｙの平面図である。図５に例示するように、電池モジュール１０Ｙは、第１バー２１Ｙと電池１１との間、及び第２バー２３Ｙと電池１１との間に、熱伝導性が相違する熱伝導性部材２６と断熱性部材２７とが交互に介在している点で、電池モジュール１０と異なる。熱伝導性部材２６は、例えば第１バー２１Ｙと電池１１Ａとの間に設けられると共に、第２バー２３Ｙと電池１１Ｂとの間に設けられる。断熱性部材２７は、例えば第１バー２１Ｙと電池１１Ｂとの間に設けられると共に、第２バー２３Ｙと電池１１Ａとの間に設けられる。熱伝導性部材２６には、各バーと同程度の熱伝導性、又は各バーよりも熱伝導性が高い部材を用いてもよい。
【００３７】
これにより、電池１１Ａは熱伝導性が良好な熱伝導性部材２６を介して第１バー２１Ｙに熱結合され、電池１１Ｂは熱伝導性部材２６を介して第２バー２３Ｙに熱結合される。他方、電池１１Ａは熱伝導性が熱伝導性部材２６に比べて桁違いに低い熱伝導性を有する断熱性部材２７により第２バー２３Ｙと断熱され、電池１１Ｂは断熱性部材２７により第１バー２１Ｙと断熱される。このため、電池モジュール１０Ｙにおいても、異常電池の隣りに配置された電池への熱の集中を緩和でき、熱的被害の連鎖的な拡大を十分に抑制できる。
【００３８】
なお、熱伝導性部材２６と断熱性部材２７の材質自体の熱伝導性の相違を利用する場合以外に、各バーと電池１１との接触圧、接触面積などにより、各バーと電池１１との熱伝導性（熱抵抗）を異ならせてもよい。製造の容易さの観点から、熱伝導性部材２６及び断熱性部材２７として、熱伝導性が相違する異なる性質のグリスボンドを用いることは好適である。
【００３９】
＜第２実施形態＞
図６〜図９を参照しながら、第２実施形態である電池モジュール３０について以下詳細に説明する。図６は、電池モジュール３０の分解斜視図である。図７は、電池モジュール３０の縦方向断面図であって、図７（ａ）が第１プレート４１側の断面図、図７（ｂ）が第２プレート４３側の断面図である。以下では、第１実施形態と同様の構成要素には同じ符号を用い、重複する説明を省略する。
【００４０】
図６及び図７に例示するように、電池モジュール３０は、バインドバー２０を備える点で、電池モジュール１０と共通する。一方、電池モジュール３０は、電池集積体５を冷却するためのクーリングプレート４０を備える点で、電池モジュール１０と異なる。クーリングプレート４０の冷却方式は、例えばプレート内部に冷却水などの液体の冷媒を循環させる液冷式であるが、電子冷却式であってもよい。なお、電池モジュール３０では、バインドバー２０の代わりに、凸部２２，２４を有さず各電池１１と接触しない一般的なバインドバーを用いてもよい。
【００４１】
クーリングプレート４０は、バインドバー２０と同様に、電池１１の積層方向に沿ってそれぞれ設けられた第１部材及び第２部材を有し、各電池１１を保持又は支持する熱伝導性部材である。クーリングプレート４０は、電池１１の積層方向に沿ってそれぞれ設けられた第１プレート４１（第１部材）及び第２プレート４３（第２部材）を有する。第１プレート４１と第２プレート４３は、各電池１１の下に互いに隙間をあけて配置されている。そして、第１プレート４１および第２プレート４３には、それぞれ冷媒を流す経路が別経路に形成され、冷媒がそれぞれ独立して流れるようになっており、第１プレート４１と第２プレート４３とは熱的に分離されている。
【００４２】
電池集積体５はクーリングプレート４０の上に載せられ、当該プレートにより支持される。すなわち、クーリングプレート４０上に電池積層体５を構成する複数の電池１１が設置される構成となっており、各電池１１の底面がクーリングプレート４０に接触される構成となっている。なお、電池積層体５を構成する各電池１１をクーリングプレート４０に接触させる面は、各電池１１の底面に限定されるものではなく、電池積層体５を構成する各電池１１の側面にクーリングプレート４０を接触するように設置してもよい。
【００４３】
第１プレート４１は、電池集積体５の底面に沿うように、電池集積体５の横方向一端側に設けられている。第２プレート４３は、電池集積体５の底面に沿うように、電池集積体５の横方向他端側に設けられている。第１プレート４１と第２プレート４３は、略一定の幅を有する金属製の板状部材であって、その長さは電池集積体５よりも長く、電池集積体５の縦方向両端に対応する位置を超えて縦方向両側に延出している。各プレートは、樹脂製とすることも可能である。本実施形態では、各プレートを保持するクーリングプレートホルダー４６が設けられている。
【００４４】
図７に例示するように、第１プレート４１と第２プレート４３は、いずれも複数の電池１１と接触しているが、接触する電池１１は互いに異なる。図７に示す例では、第１プレート４１が各電池１１Ａと接触し、第２プレート４３が各電池１１Ｂと接触した状態でそれぞれ配置されている。他方、第１プレート４１は各電池１１Ｂと接触せず、第２プレート４３は各電池１１Ａと接触していない。言い換えると、各電池１１は、第１プレート４１及び第２プレート４３のいずれかに接触している。
【００４５】
第１プレート４１は、電池１１Ａと接触し、電池１１Ｂと接触しないため、第１プレート４１の電池１１Ｂに対する熱抵抗は電池１１Ａに対する熱抵抗よりも高い。第１プレート４１には、電池１１Ａの熱は伝わり易く、電池１１Ｂの熱は伝わり難い。他方、第２プレート４３は、電池１１Ｂと接触し、電池１１Ａと接触しないため、第２プレート４３の電池１１Ａに対する熱抵抗は電池１１Ｂに対する熱抵抗よりも高い。第２プレート４３には、電池１１Ｂの熱は伝わり易く、電池１１Ａの熱は伝わり難い。つまり、クーリングプレート４０は、隣り合う電池１１同士で異なる熱移動経路を構築する。
【００４６】
第１プレート４１は、下方（電池１１と反対側）に向かって窪んだ複数の凹部４２を有する。即ち、第１プレート４１の電池集積体５が載せられる上面には凹凸が形成されている。他方、第１プレート４１の下面は略平坦である。このため、第１プレート４１の厚みは長手方向に沿って変化している。各凹部４２は各電池１１Ｂに対応して設けられ、第１プレート４１の上面と各電池１１Ｂの間に隙間を形成している。他方、各電池１１Ａに対応する部分には凹部４２が設けられず、各電池１１Ａの底面に第１プレート４１が接触する。このため、各電池１１Ａに対応する部分に、各電池１１Ａと接触する凸部が形成されているともいえる。
【００４７】
凹部４２は、第１プレート４１の長手方向に等間隔で並んでいる。第１プレート４１が電池１１Ａのみに接触するように、例えば、各凹部４２の幅（縦方向長さ）を電池１１の厚みより大きくし、各凹部４２の間隔を電池Ａ，１１Ｂの間隔より狭くする。このように、第１プレート４１の上面には規則的な凹凸が形成されている。各凹部４２は縦方向に沿って電池１つ置きに一部の電池１１（各電池１１Ｂ）との間に隙間を形成し、凹部４２が設けられない部分で第１プレート４１が各電池１１Ａの底面に接触する。凹部４２が形成された部分では、電池１１Ｂの底面が第１プレート４１から浮いた状態となるので、電池１１Ｂの底面の一部はクーリングプレートホルダー４６上に載せられていてもよい。
【００４８】
第２プレート４３は、第１プレート４１と同様に、下方に向かって窪んだ複数の凹部４４を有する。凹部４４は、第２プレート４３の長手方向に等間隔で並んでおり、第２プレート４３の上面には規則的な凹凸が形成される。そして、各凹部４４が縦方向に沿って電池１つ置きに一部の電池１１（各電池１１Ａ）との間に隙間を形成し、凹部４４が設けられない部分で第２プレート４３が各電池１１Ｂの底面に接触する。第１プレート４１と第２プレート４３の各凹部のピッチ、寸法等は、例えば同じであり、第２プレート４３には、第１プレート４１と同じ部材を向きを変えて使用できる。
【００４９】
図８（ａ）は、上記構成を備えた電池モジュール３０の機能を説明するための図であって、電池１１ＡＸが異常発熱した場合を示している。図８（ｂ）には、全ての電池１１に接触するクーリングプレート１１１を備えた電池モジュール１１０を比較例として示す。バインドバー２０の機能は、上述の通りであり、ここでは説明を省略する。電池１１ＡＸが異常発熱すると、電池モジュール３０，１１０のいずれにおいても、その熱は距離的に最も近い隣りの電池１１ＢＹに伝わる。しかし、電池モジュール３０によれば、電池モジュール１１０と比較して、電池１１ＢＹへの熱移動量を大幅に減らすことができ、電池１１ＢＹに対する熱影響を低減することが可能である。
【００５０】
電池モジュール３０は、上述のように、隣り合う電池１１同士で熱移動経路を共有しない構造を有する。図８（ａ）に示すように、電池１１ＡＸは、第１プレート４１と直接接触しているが、第２プレート４３には接触していない。他方、電池１１ＢＹは、第２プレート４３と直接接触しているが、第１プレート４１には接触していない（図７参照）。このため、電池１１ＡＸで発生した熱は第１プレート４１に伝わり易く、第１プレート４１によって拡散し放熱されるが、電池１１ＢＹと第１プレート４１は接触していないため、第１プレート４１を介した電池１１ＢＹへの熱移動は起こり難い。また、電池１１ＢＹが接触する第２プレート４３には、電池１１ＡＸの熱は伝わり難い。
【００５１】
電池１１ＢＹは、絶縁板１７を介して電池１１ＡＸと接触するため、電池１１ＡＸで発生した熱の影響を多少受けるが、電池１１ＢＹに伝達された熱は電池１１ＡＸによる熱影響が小さい第２プレート４３を介して電池１１ＡＸとは別経路で放熱することができる。このように、電池モジュール３０によれば、電池１１ＢＹに対する熱の集中が緩和されるため、異常発熱の連鎖による熱的被害の拡大を十分に抑制することができる。
【００５２】
図９は、第２実施形態の変形例である電池モジュール３０Ｚの断面図である。図９に例示するように、電池モジュール３０Ｚは、第１プレート４１と電池１１Ｂとの間、及び第２プレート４３と電池１１Ａとの間に、クーリングプレート４０よりも熱伝導性が低い低熱伝導性部材４５が介在している点で、電池モジュール３０と異なる。低熱伝導性部材４５は、例えば各プレートの各凹部に設けられる。この場合、全ての電池１１の底面に低熱伝導性部材付きのプレートが接触するため、各電池１１の支持性が向上する等の利点がある。また、電池モジュール３０Ｚにおいても、異常電池の隣りに配置された電池への熱の集中を緩和でき、熱的被害の連鎖的な拡大を十分に抑制できる。低熱伝導性部材４５は、上述の低熱伝導性部材２５と同様の材料から構成される。
【００５３】
図１０は、第２実施形態の変形例である電池モジュールに使用されるクーリングプレート４０Ｙの平面図である。図１０では、クーリングプレート４０Ｙ上に配置される電池１１を二点鎖線で示している。図１０に例示するように、第１プレート４１Ｙと第２プレート４３Ｙは、櫛形に形成され、互いに櫛の歯部分が互いに接触しないように隙間を有して噛み合うように形成されている。そして、第１プレート４１Ｙおよび第２プレート４３Ｙには、それぞれ冷媒を流す経路が別経路に形成され、冷媒がそれぞれ独立して流れるようになっており、第１プレート４１Ｙと第２プレート４３Ｙとは熱的に分離されている。図１０に示す例では、第１プレート４１Ｙ及び第２プレート４３Ｙの櫛の歯部分がそれぞれ各電池１１Ａ及び各電池１１Ｂの位置に対応してそれぞれ形成されると共に、各電池１１の底面形状に合わせた形状となっている。第１プレート４１Ｙと第２プレート４３Ｙは、連結部材４７によって互いに連結されていてもよい。
【００５４】
本実施形態において、クーリングプレート４０Ｙ上に電池積層体５を構成する複数の電池１１が設置される構成となっているが、電池積層体５を構成する各電池１１をクーリングプレート４０Ｙに接触させる面は、各電池１１の底面に限定されるものではなく、電池積層体５を構成する各電池１１の側面にクーリングプレート４０Ｙを接触するように設置してもよい。この場合においても第１プレート４１Ｙ及び第２プレート４３Ｙの櫛の歯部分がそれぞれ各電池１１Ａ及び各電池１１Ｂの位置に対応してそれぞれ形成される。そして、第１プレート４１Ｙ及び第２プレート４３Ｙの櫛の歯部分は各電池１１の側面形状に合わせた形状となる。
【００５５】
第１プレート４１Ｙ及び第２プレート４３Ｙはいずれも、電池積層体５を構成する各電池１１に対して電池１つ置きに複数の電池１１と接触する。第１プレート４１Ｙが各電池１１Ａと接触し、第２プレート４３Ｙが各電池１１Ｂと接触した状態でそれぞれ配置される。他方、第１プレート４１Ｙは各電池１１Ｂと接触せず、第２プレート４３Ｙは各電池１１Ａと接触しない。したがって、クーリングプレート４０Ｙを使用した電池モジュールは、隣り合う電池１１同士で熱移動経路を共有しない構造を有する。このため、第１プレート４１Ｙの電池１１Ｂに対する熱抵抗は電池１１Ａに対する熱抵抗よりも高く、他方、第２プレート４３Ｙの電池１１Ａに対する熱抵抗は電池１１Ｂに対する熱抵抗よりも高い。つまり、クーリングプレート４０Ｙは、隣り合う電池１１同士で異なる熱移動経路を構築する。
【符号の説明】
【００５６】
＜第１実施形態＞
５  電池集積体、１０  電池モジュール、１１，１１Ａ，１１Ｂ  電池、１２  正極端子、１３  負極端子、１５  バスバー、１６  エンドプレート、１７  絶縁板、１８  外装缶、１９  封口体、２０  バインドバー、２１  第１バー、２２，２４  凸部、２３  第２バー、２５  低熱伝導性部材、２６  熱伝導性部材、２７  断熱性部材
＜第２実施形態＞
３０  電池モジュール、４０  クーリングプレート、４１  第１プレート、４２，４４  凹部、４３  第２プレート、４５  低熱伝導性部材、４６  クーリングプレートホルダー、４７  連結部材
【図１】
2018025567.tif 000003
【図２】
2018025567.tif 000004
【図３】
2018025567.tif 000005
【図４】
2018025567.tif 000006
【図５】
2018025567.tif 000007
【図６】
2018025567.tif 000008
【図７】
2018025567.tif 000009
【図８】
2018025567.tif 000010
【図９】
2018025567.tif 000011
【図１０】
2018025567.tif 000012
【国際調査報告】
2018025567.tif 000013
2018025567.tif 000014
2018025567.tif 000015
2018025567.tif 000016