(57)【要約】【課題】電池セル及び枠部材が積層された電池モジュールにおいて、電池モジュールの振動の増幅を抑制する。【解決手段】電池モジュール１０においては、電池セル１２と枠部材１４とが交互に積層されている。枠部材１４において電池セル１２に対向する表面１４ａには、互いに間隔をあけて幅方向（Ｙ方向）に直線状に延在する複数のリブ１６（凸状部材）が設けられている。各リブ１６の間には、冷却用空気が流れる流路が形成される。リブ１６はゴムやスポンジ等の弾性部材であり、電池セル１２に対して接着剤によって接着されている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
積層方向に積層された複数の電池セルを含む電池モジュールにおいて、
互いに隣接する２つの電池セルの間に設置されて前記電池セルを前記積層方向に所定の間隔を保って保持する枠部材であって、互いに隣接する２つの電池セルの間に冷却用空気を流すための流路を形成するための複数のリブが設けられた枠部材と、
前記電池セル及び前記枠部材を前記積層方向に拘束する拘束部材と、
を備え、
前記リブは弾性部材であり、前記電池セルに対して接着剤によって接着されている、
ことを特徴とする電池モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両に搭載される電池モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
ハイブリッド自動車や電気自動車等には、車両走行用モータに供給される電力を蓄積する蓄電装置が搭載されている。この種の蓄電装置として、特許文献１には、電池セルと電池セルを保持するための枠部材とが交互に積層された電池モジュールが開示されている。枠部材には冷却用通路が形成されており、その冷却用通路に空気が流れることにより電池セルが冷却される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−８１０５６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、車両から電池モジュールに対して上下方向（積層方向に直交する方向）の振動が加わると、電池セルと枠部材とが離れて電池セルと枠部材との接触面積が減少し、その結果、電池モジュールの共振周波数が低下して上下方向の振動が増幅するという現象が確認されている。上下方向の振動が増幅すると、電池モジュールに加えられる力が増大するため、振動の増幅を抑制することが望まれる。
【０００５】
本発明の目的は、電池セル及び枠部材が積層された電池モジュールにおいて、電池モジュールの振動の増幅を抑制することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、積層方向に積層された複数の電池セルを含む電池モジュールにおいて、互いに隣接する２つの電池セルの間に設置されて前記電池セルを前記積層方向に所定の間隔を保って保持する枠部材であって、互いに隣接する２つの電池セルの間に冷却用空気を流すための流路を形成するための複数のリブが設けられた枠部材と、前記電池セル及び前記枠部材を前記積層方向に拘束する拘束部材と、を備え、前記リブは弾性部材であり、前記電池セルに対して接着剤によって接着されている、ことを特徴とする電池モジュールである。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によると、電池セル及び枠部材が積層された電池モジュールにおいて、電池モジュールの振動の増幅を抑制することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の実施形態に係る電池モジュールの一例を示す斜視図である。
【図２】電池モジュールの分解斜視図である。
【図３】電池モジュールの側面図である。
【図４】電池モジュールの側面図である。
【図５】接触面積を説明するための図である。
【図６】電池モジュールの上面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
図１には、本発明の実施形態に係る電池モジュールの一例が示されている。電池モジュール１０は、例えば、車両走行用モータに供給される電力を蓄電する蓄電装置として用いられる。
【００１０】
電池モジュール１０は、積層方向（Ｘ方向）に積層された複数の電池セル１２を含む。複数の電池セル１２は、図示しないバスバーによって互いに電気的に接続されている。電池セル１２は、例えば充放電可能な２次電池であり、一例としてリチウムイオン電池である。積層方向に隣り合う２つの電池セル１２の間には、電池セル１２を所定の間隔を保って保持するための枠部材１４が配置されている。枠部材１４は、例えば樹脂材料によって構成されている。枠部材１４において電池セル１２に対向する一方の表面又は両表面には、冷却用空気が通るエア流路が形成されている。これにより、互いに隣り合う２つの電池セル１２の間に、冷却用空気が入り込む。積層された複数の電池セル１２の組の両端には、エンドプレート１８，２０が配置されている。エンドプレート１８，２０は、複数の電池セル１２及び複数の枠部材１４を挟み込んだ状態で拘束バンド２２によって互いに結合されている。これにより、複数の電池セル１２及び複数の枠部材１４が一体的に保持される。
【００１１】
電池モジュール１０は、図示しない収容ケースの内部に収容されて固定される。例えば、電池モジュール１０における積層方向の両端部（例えばエンドプレート１８，２０）が収容ケースに固定される。電池モジュール１０と収容ケースの内側表面との間には、冷却用空気が通るエア流路が形成される。図示しない冷却ブロアによって収容ケースの内部に冷却用空気が送出される。冷却用空気は、電池モジュール１０と収容ケースとの間に形成されたエア流路、及び、枠部材１４の表面に形成されたエア流路を通る。これにより、電池セル１２が冷却される。
【００１２】
図２は、電池モジュール１０の分解斜視図である。枠部材１４において電池セル１２に対向する一方の表面１４ａ（積層方向に直交する表面）には、互いに間隔をあけて幅方向（Ｘ方向に直交するＹ方向）に直線状に延在する複数のリブ１６（凸状部材）が設けられている。複数のリブ１６によってくし歯状の部材が構成される。隣り合う２つのリブ１６の間にエア流路が形成され、そのエア流路を冷却用空気が通る。リブ１６は、ゴムやスポンジ等の弾性体によって構成されている。なお、表面１４ａの反対側の表面１４ｂにも、表面１４ａと同様に複数のリブ１６が設けられていてもよい。
【００１３】
図３には、電池モジュール１０が、電池モジュール１０の側面（Ｙ方向）から見た図として示されている。枠部材１４の表面１４ａに設けられている複数のリブ１６は、電池セル１２の表面に接着剤によって接着されている。枠部材１４の表面１４ｂは電池セル１２に接触している。
【００１４】
次に、図４を参照して、電池モジュール１０に対して振動が与えられた場合について説明する。図４は、電池モジュール１０の側面図である。一般的に、車両から電池モジュール１０に伝達される振動は上下方向（Ｚ方向）の振動であると想定される。電池モジュール１０に上下方向の振動が伝達されると、電池モジュール１０は上下方向に撓む。本実施形態では、リブ１６が接着材によって電池セル１２に接着されており、また、弾性体としてのリブ１６が振動に応じて積層方向（Ｘ方向）に伸びるので、電池セル１２とリブ１６とが離れにくくなり、その結果、電池セル１２と枠部材１４との接触面積の低下を抑制することが可能となる。これにより、電池モジュール１０の共振周波数の低下を抑制し、電池モジュール１０に伝達される振動の増幅を抑制することが可能となる。その結果、振動に対する電池モジュール１０の強度を維持することが可能となる。以下、この点について詳しく説明する。
【００１５】
電池モジュール１０における積層方向の両端部（例えばエンドプレート１８，２０）が収容ケースに固定されている場合、電池モジュール１０を「梁」としてみなすことができる。この場合、電池モジュール１０の共振周波数ｆｎは以下の式（１）で表すことができる。
【数１】
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【００１６】
ここで、ｋｎは、境界条件と振動モードとによって決定される係数である。
Ｅは、縦弾性係数（ヤング率）である。
Ｉは、電池セル１２と枠部材１４とが接触している部分の断面二次モーメントである。
Ａは、電池セル１２と枠部材１４とが接触している部分の面積（接触面積）であり、図5に示すように、接触部分の幅ｂ（Ｙ方向の長さ）と高さｈ（Ｚ方向の長さ）との積（ｂ×ｈ）で表される。
ρは、電池モジュール１０の密度である。
Ｌは、電池モジュール１０の長さ（積層方向の長さ）である。
【００１７】
また、電池モジュール１０を「梁」としてみなした場合、断面二次モーメントＩは以下の式（２）で表される。
Ｉ＝ｂｈ３／１２・・・（２）
【００１８】
上記の式（２）及び接触面積Ａ（＝ｂ×ｈ）から、Ｉ／Ａは以下の式（３）で表される。
Ｉ／Ａ＝ｈ２／１２・・・（３）
【００１９】
上下方向（Ｚ方向）の振動によって電池モジュール１０が上下方向に撓むことにより、電池セル１２と枠部材１４とが上下方向において離れやすくなる。この場合においては、接触面積の幅ｂ（Ｙ方向の長さ）は一定であるとみなすことができ、接触面積の高さｈ（Ｚ方向の長さ）が小さくなると評価することができる。幅ｂが一定であるとみなすと、上記の式（２）、（３）において、断面二次モーメントＩ及び接触面積Ａは高さｈに依存することになる。振動によって高さｈが小さくなると、Ｉ／Ａが小さくなる。それ故、共振周波数ｆｎが低くなり、上下方向の振動が増幅することになる。
【００２０】
本実施形態によると、リブ１６が電池セル１２に対して接着剤によって接着されているので、電池セル１２とリブ１６とが離れにくくなる。また、振動に応じて弾性体としてのリブ１６が積層方向（Ｘ方向）に伸びるので、電池セル１２と枠部材１４との接触面積の低下（上記の高さｈの低下）を抑制することが可能となる。すなわち、電池モジュール１０が撓んだときに、電池セル１２と枠部材１４とが上下方向において離れにくくなるので、電池セル１２と枠部材１４との接触面積の低下を抑制することが可能となる。それ故、電池モジュール１０の共振周波数の低下を抑制することが可能となり、その結果、上下方向の振動の増幅を抑制することが可能となる。これにより、振動によって電池モジュール１０に加えられる力の増大を抑制することが可能となる。
【００２１】
本実施形態では、複数のリブ１６の全部が接着剤によって電池セル１２の表面に接着されてもよいし、複数のリブ１６の一部が接着剤によって電池セル１２の表面に接着されてもよい。ここで、図６を参照して、一部のリブ１６が電池セル１２に接着される場合について説明する。図６には、枠部材１４が、積層方向（Ｘ方向）から見た図として示されている。例えば、複数のリブ１６の中で高さ方向（Ｚ方向）の最上部及び最下部に形成されているリブ１６（ハッチング部分）が、接着剤によって電池セル１２の表面に接着されている。電池モジュール１０に対して上下方向（Ｚ方向）の振動が与えられた場合、電池モジュール１０が上下方向に撓む。そのため、電池モジュール１０の上部又は下部において、電池セル１２とリブ１６とが離れやすくなり、その部分における電池セル１２と枠部材１４との接触面積が低下しやすくなる。これに対処するために、最上部及び最下部のリブ１６を接着剤によって電池セル１２に接着することにより、上部及び下部において電池セル１２とリブ１６とが離れにくくなる。その結果、電池セル１２と枠部材１４との接触面積の低下を効果的に抑制することが可能となる。
【００２２】
また、本実施形態によると、別の部品を利用せずに、振動に対する電池モジュール１０の強度を維持することが可能となる。それ故、電池モジュール１０のコスト及び重量の増加を防止することが可能となる。
【００２３】
また、振動時にリブ１６が積層方向（Ｘ方向）に伸びてリブ１６が電池セル１２から離れにくくなるため、電池セル１２と枠部材１４との間に隙間が発生し難くなる。それ故、リブ１６によって形成されるエア流路からの空気漏れを抑制することが可能となる。その結果、電池セル１２を冷却用空気によって効果的に冷却することが可能となる。
【符号の説明】
【００２４】
１０  電池モジュール、１２  電池セル、１４  枠部材、１６  リブ、１８，２０  エンドプレート、２２  拘束バンド。
【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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