(57)【要約】【課題】  隣り合う２つの電池間に空気を通すことで各電池の冷却を行う場合に比べて、小型化を図ることができる電池パックの提供。【解決手段】ロアケース４０が、積層体２０と接触する伝熱部材アッパ４１と、伝熱部材アッパ４１と接触しており伝熱部材アッパ４１と固定される伝熱部材ロア４２と、伝熱部材アッパ４１と伝熱部材ロア４２とで挟まれるヒートパイプ４３と、を備えている。そのため、各電池２１をロアケース４０で冷却することができる。そのため、従来のような冷却風での冷却構造を廃止できる。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
角型の電池を複数積層してなる積層体と、該積層体を収容するケースと、を有し、前記ケースが、前記積層体を支持するロアケースと、該ロアケースと固定されるアッパケースと、を備える電池パックであって、
前記ケースのロアケースは、前記積層体と面接触する伝熱部材アッパと、該伝熱部材アッパと面接触しており該伝熱部材アッパと固定される伝熱部材ロアと、前記伝熱部材アッパと前記伝熱部材ロアとで挟まれるヒートパイプと、を備えており、
前記伝熱部材アッパと前記伝熱部材ロアとで形成される前記ヒートパイプとの接触面は、断面楕円形とされており、前記ヒートパイプの前記伝熱部材アッパおよび前記伝熱部材ロアとの接触面は、前記伝熱部材アッパおよび前記伝熱部材ロアでつぶし込まれて断面楕円形となっている、電池パック。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、角型電池を複数積層してなる積層体とこの積層体を収容するケースとを有する電池パックに関する。
【背景技術】
【０００２】
特開２００１−３５４０３９号公報は、図５、図６に示すように、角型電池２ａの積層体２と、積層体２を収容するためのロアケース３ａおよびアッパケース３ｂからなるケース３と、を有する電池パック１を開示している。積層体２を冷却するための空気が電池パック１の外部からロアケース３ａと積層体２との間に形成される気体流入室４に供給されると、該空気は、隣り合う２つの電池２ａ、２ａ間に上下方向に貫通して設けられる隙間Ｓを通り、アッパケース３ｂと積層体２との間に形成される気体排出室５を通って電池パック１の外部に排出される。
【０００３】
しかし、従来の電池パック１には、つぎの問題点がある。
冷却風での冷却であるため、車室内の埃、ゴミ等が混入し、狭い流路に堆積して冷却不良となるおそれがある。また、吸気ダクトの隙間や板金の継ぎ目からの水入り防止のためにパッキンや水濡れ対策カバーなど別部品が必要となり高コストになる。
【０００４】
上記問題点を解決する技術として、特開２０１４−２２００８７号公報に開示される、ヒートパイプを用いて積層体を冷却する技術がある。しかし、該公報開示の技術は、ヒートパイプを直接ロアケースとして使用するものであり、ロアケースが伝熱部材とヒートパイプを備えており、積層体からの熱を伝熱部材を介してヒートパイプに伝える技術を開示するものではない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００１−３５４０３９号公報
【特許文献２】特開２０１４−２２００８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、隣り合う２つの電池間に空気を通すことで各電池の冷却を行う場合に比べて、小型化を図ることができる電池パックを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成する本発明はつぎの通りである。
（１）  角型の電池を複数積層してなる積層体と、該積層体を収容するケースと、を有し、前記ケースが、前記積層体を支持するロアケースと、該ロアケースと固定されるアッパケースと、を備える電池パックであって、
前記ケースのロアケースは、前記積層体と面接触する伝熱部材アッパと、該伝熱部材アッパと面接触しており該伝熱部材アッパと固定される伝熱部材ロアと、前記伝熱部材アッパと前記伝熱部材ロアとで挟まれるヒートパイプと、を備えており、
前記伝熱部材アッパと前記伝熱部材ロアとで形成される前記ヒートパイプとの接触面は、断面楕円形とされており、前記ヒートパイプの前記伝熱部材アッパおよび前記伝熱部材ロアとの接触面は、前記伝熱部材アッパおよび前記伝熱部材ロアでつぶし込まれて断面楕円形となっている、電池パック。
【発明の効果】
【０００８】
上記（１）の電池パックによれば、つぎの効果を得ることができる。
ロアケースが、積層体と接触する伝熱部材アッパと、伝熱部材アッパと接触しており伝熱部材アッパと固定される伝熱部材ロアと、伝熱部材アッパと伝熱部材ロアとで挟まれるヒートパイプと、を備えている。そのため、各電池をロアケースで冷却することができる。そのため、従来のような冷却風での冷却構造を廃止できる。よって、隣り合う２つの電池間に冷却風を通すための隙間は不要になり、該隙間を要する場合に比べて隣り合う２つの電池間を詰めることができる。よって、従来に比べて、積層体の積層方向で、積層体の小型化を図ることができ、その結果、電池パックの小型化を図ることができる。また、冷却風で積層体を冷却する構造が不要になるため、積層体の上側の冷却風用チャンバは不要である。そのため、上下方向で、従来要していた電池パックの小型化を図ることができる。
【０００９】
積層体からの熱を伝熱部材（伝熱部材アッパおよび伝熱部材ロア）を介してヒートパイプに伝える構造の場合、ヒートパイプと伝熱部材は固体同士の接触であるため、隙が生じ、伝熱経路が点接触になり、伝熱効率が悪く、冷却不良となるおそれがある。伝熱部材とヒートパイプとの接触界面の熱抵抗を下げるためにグリス塗布等をすることも考えられるが、工数およびコスト上不利である。
ここで、上記（１）の電池パックでは、伝熱部材アッパと伝熱部材ロアとで形成されるヒートパイプとの接触面が断面楕円形とされており、ヒートパイプの伝熱部材アッパおよび伝熱部材ロアとの接触面が伝熱部材アッパおよび伝熱部材ロアでつぶし込まれて（押し潰されて）断面楕円形となっている。そのため、ヒートパイプが伝熱部材アッパおよび伝熱部材ロアでつぶし込まれて断面楕円形となっていない場合に比べて、伝熱部材アッパおよび伝熱部材ロアとヒートパイプとの接触面積が増加し、伝熱部材からヒートパイプへの伝熱効率を向上させることができる。よって、伝熱部材とヒートパイプとの接触面積不足による冷却不良や、該冷却不良を抑制するためのグリス塗布等は不要である。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明実施例の電池パックの概略斜視図である。なお、図面の明瞭化のために、アッパケースは点線で示す。
【図２】本発明実施例の電池パックの、伝熱部材アッパおよび伝熱部材ロアでヒートパイプがつぶし込まれる前の、伝熱部材アッパおよび伝熱部材ロアとヒートパイプとの概略部分拡大断面図である。
【図３】本発明実施例の、伝熱部材アッパと伝熱部材ロアとで形成されるヒートパイプとの接触面と、ヒートパイプとの関係を示す、拡大模式図である。
【図４】（ａ）電池の発熱温度、（ｂ）伝熱部材アッパおよび伝熱部材ロアからヒートパイプへの伝熱経路が点接触となる場合、（ｃ）伝熱部材アッパおよび伝熱部材ロアとヒートパイプとの接触界面の熱抵抗を下げるためにグリス塗布した場合、及び、（ｄ）ヒートパイプの伝熱部材アッパおよび伝熱部材ロアとの接触面が伝熱部材アッパおよび伝熱部材ロアでつぶし込まれて断面楕円形となっている場合、の各温度評価を示すグラフである。
【図５】従来の電池パックの分解斜視図である。
【図６】従来の電池パックの断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下に、本発明実施例の電池パックを、図１〜図４を参照して、説明する。
本発明実施例の電池パック１０は、たとえばハイブリッド自動車、電気自動車等に搭載される。電池パック１０は、図１に示すように、積層体２０と、ケース３０と、を有する。
【００１２】
積層体２０は、図１に示すように、角型の電池２１を複数積層してなる。以下、電池２１の積層される方向を電池積層方向Ｄという。各電池２１は、二次電池であり、たとえばリチウムイオン電池である。各電池は、略直方体状である。各電池の上面２１ａには、図示略のプラスとマイナスの端子が設けられている。積層体２０は、各電池２１の長側面同士が対向するようにして積層されたものである。各電池２１の電槽（ケース）は、金属製であり、例えばアルミニウム製である。積層体２０の電池積層方向Ｄの両外側に図示略のエンドプレートが配置され、積層体２０に電池積層方向Ｄの拘束荷重をかける図示略の拘束バンドが両側のエンドプレートに結合されることで、電池スタックとなる。
【００１３】
ケース３０は、積層体２０を収容するケースである。ケース３０は、積層体２０を固定支持するロアケース４０と、ロアケース４０の上側に配置されてロアケース４０に固定して取付けられるアッパケース５０と、を備える。
【００１４】
ロアケース４０は、積層体２０を固定するとともに支持（保持）している。ロアケース４０は、積層体２０の下面と面接触する伝熱部材アッパ４１と、伝熱部材アッパ４１の下側に配置され伝熱部材アッパ４１と面接触しており伝熱部材アッパ４１と固定される伝熱部材ロア４２と、伝熱部材アッパ４１と伝熱部材ロア４２との間に配置され伝熱部材アッパ４１と伝熱部材ロア４２とで挟まれるヒートパイプ４３と、を備える。
【００１５】
伝熱部材アッパ４１と伝熱部材ロア４２は、金属製であり、金属は、たとえば、熱伝導率が比較的高いアルミニウムである。ただし、伝熱部材アッパ４１と伝熱部材ロア４２は、銅製であってもよい。伝熱部材アッパ４１と伝熱部材ロア４２は、それぞれ、複数部品構成であってもよいが、部品点数削減のため一部品構成であることが望ましい。伝熱部材アッパ４１と伝熱部材ロア４２とは、たとえばボルト締結等により、互いに固定される。
【００１６】
図３に示すように、伝熱部材アッパ４１と伝熱部材ロア４２とで形成されるヒートパイプ４３との接触面４４は、ラグビーボールのような断面楕円形とされている。接触面４４は、伝熱部材アッパ４１と伝熱部材ロア４２をそれぞれ楕円曲率で切削加工することで成形される。接触面４４でできるスペースの断面積は、接触面４４が接触するヒートパイプ４３部分の断面積と同じ（ほぼ同じを含む）である。
【００１７】
ヒートパイプ４３は、図１に示すように、互いに間隔をおいて複数設けられている。ヒートパイプ４３は、伝熱部材アッパ４１および伝熱部材ロア４２で挟まれる入熱部４３ａと、伝熱部材アッパ４１および伝熱部材ロア４２の外部に位置する図示略の放熱部と、を備える。なお、図示例では、ヒートパイプ４３の入熱部４３ａのみを図示している。ヒートパイプ４３は、積層体２０から伝熱部材アッパ４１および伝熱部材ロア４２を介して伝わる熱を入熱部４３ａで入熱し、図示略の放熱部で放熱する。これにより、ヒートパイプ４３で積層体２０を冷却する。
【００１８】
伝熱部材アッパ４１および伝熱部材ロア４２で挟まれる前の、ヒートパイプ４３の入熱部４３ａの断面形状は、図２または図３の点線にて示すように、円形である。入熱部４３ａは、伝熱部材アッパ４１および伝熱部材ロア４２で挟まれるとき、図３の実線にて示すように、伝熱部材アッパ４１および伝熱部材ロア４２との接触面積が増えるように伝熱部材アッパ４１および伝熱部材ロア４２で、つぶし込まれる（押し潰される）。ヒートパイプ４３は、銅材ヒートパイプであり、金属の中でも銅は比較的やわらかいため、つぶし込む構造が可能となっている。入熱部４３ａは、伝熱部材アッパ４１および伝熱部材ロア４２で挟まれたとき、接触面４４の形状となるようにつぶし込まれて楕円形となっている。入熱部４３ａは、伝熱部材アッパ４１および伝熱部材ロア４２が互いにボルト締結される場合、該ボルト締結軸力でつぶし込まれる。
【００１９】
つぎに、本発明実施例の作用を説明する。
ロアケース４０が、積層体２０と接触する伝熱部材アッパ４１と、伝熱部材アッパ４１と接触しており伝熱部材アッパ４１と固定される伝熱部材ロア４２と、伝熱部材アッパ４１と伝熱部材ロア４２とで挟まれるヒートパイプ４３と、を備えている。そのため、各電池２１をロアケース４０で冷却することができる。そのため、従来のような冷却風での冷却構造を廃止できる。よって、隣り合う２つの電池２１間に冷却風を通すための隙間は不要になり、該隙間を要する場合に比べて隣り合う２つの電池２１間を詰めることができる。よって、従来に比べて、積層体２０の積層方向で、積層体２０の小型化を図ることができ、その結果、電池パック１０の小型化を図ることができる。また、冷却風で積層体２０を冷却する構造が不要になるため、積層体２０の上側の冷却風用チャンバは不要である。そのため、上下方向で、従来要していた電池パックの小型化を図ることができる。
【００２０】
積層体２０からの熱を伝熱部材（伝熱部材アッパ４１および伝熱部材ロア４２）を介してヒートパイプ４３に伝える構造の場合、ヒートパイプ４３と伝熱部材４１，４２は固体同士の接触であるため、隙が生じ、伝熱経路が点接触になり、伝熱効率が悪く、冷却不良となるおそれがある。伝熱部材４１，４２とヒートパイプ４３との接触界面の熱抵抗を下げるためにグリス塗布等をすることも考えられるが、工数およびコスト上不利である。
ここで、本発明では、伝熱部材アッパ４１と伝熱部材ロア４２とで形成されるヒートパイプ４３との接触面４４が断面楕円形とされており、ヒートパイプ４３の伝熱部材アッパ４１および伝熱部材ロア４２との接触面が伝熱部材アッパ４１および伝熱部材ロア４２でつぶし込まれて断面楕円形となっている。そのため、ヒートパイプ４３が伝熱部材アッパ４１および伝熱部材ロア４２でつぶし込まれて断面楕円形となっていない場合に比べて、伝熱部材アッパ４１および伝熱部材ロア４２とヒートパイプ４３との接触面積が増加し、伝熱部材４１，４２からヒートパイプ４３への伝熱効率を向上させることができる。よって、伝熱部材４１，４２とヒートパイプ４３との接触面積不足による冷却不良や、該冷却不良を抑制するためのグリス塗布等は不要である。
【００２１】
図４は、（ａ）電池２１の発熱温度、（ｂ）伝熱部材アッパ４１および伝熱部材ロア４２からヒートパイプ４３への伝熱経路が点接触となる場合、（ｃ）伝熱部材アッパ４１および伝熱部材ロア４２とヒートパイプ４３との接触界面の熱抵抗を下げるためにグリス塗布した場合、及び、（ｄ）ヒートパイプ４３の伝熱部材アッパ４１および伝熱部材ロア４２との接触面が伝熱部材アッパ４１および伝熱部材ロア４２でつぶし込まれて断面楕円形となっている場合（本発明の場合）、の各温度評価を示すグラフである。
図４からわかるように、伝熱部材アッパ４１および伝熱部材ロア４２でヒートパイプ４３をつぶし込むことで、伝熱効率を向上できることがわかる。
【符号の説明】
【００２２】
１０  電池パック
２０  積層体
２１  電池
２１ａ  電池の上面
３０  ケース
４０  ロアケース
４１  伝熱部材アッパ
４２  伝熱部材ロア
４３  ヒートパイプ
４３ａ  ヒートパイプの入熱部
４４  ヒートパイプとの接触面
５０  アッパケース
Ｄ  電池積層方向
【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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